[發明專利]一種鑄態高珠光體量高蠕化率蠕墨鑄鐵及其制備方法

有效

• 申請號: 201710754261.6
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN108624807B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 陶棟;楊忠;李建平;郭永春;楊通;馬志軍
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C37/08;C22C33/10;C21C1/08;C21C7/00
• 代理公司: 61114 西安新思維專利商標事務所有限公司
• 代理人: 黃秦芳

本發明公開了一種鑄態高珠光體量高蠕化率蠕墨鑄鐵及其制備方法。是由重量百分比為C：3.5～3.8%，Si：2.2～2.4%，Mn：0.8～1%，Cu：0.2～0.4%，Mo：0～0.4%，Sn：0.08～0.1%，Cr：0.2～0.4%，Ni：0.2～0.5%，Nb：0.05～0.1%，S、P≤0.06%，余量為鐵和原材料引入的雜質組成。本發明通過Mg?RE蠕化方法控制，獲得了高蠕化率（90～98%）的蠕墨鑄鐵；同時通過多種合金元素微量調控，可穩定獲得高珠光體量（90%～100%）的蠕墨鑄鐵；其抗拉強度≥500MPa，延伸率≥1.5%，布氏硬度在230～260HBW，珠光體的顯微硬度在300～320HV。本發明具有在服役工況極其惡劣的工作中良好的機械性能、耐熱疲勞性能、抗熱裂性和耐磨性優異的特點，控制方法過程簡單，可穩定生產綜合性能優異的鑄件，適于工業化大規模生產。

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，涉及鑄態高珠光體量高蠕化率蠕墨鑄鐵的制備方法。

背景技術

重型載貨汽車的制動鼓、高負荷內燃機缸體和氣缸套等部件在服役過程中承受著強摩擦、高熱負荷以及巨大的溫度梯度，其服役工況極其惡劣，對這類部件材料的強度、耐磨性、耐熱性和抗熱疲勞性提出了更高的要求。目前一種綜合性能優良的材料—蠕墨鑄鐵得到了較為廣泛的研究應用，尤其是高珠光體量高蠕化率的蠕墨鑄鐵，具有良好的鑄造性能、致密性的同時兼有更好的力學性能、耐熱性和耐磨性。

但是，一般鑄態的蠕墨鑄鐵由于其特殊的凝固特性，蠕墨鑄鐵蠕蟲狀石墨特征、碳及合金元素的偏析分布和冷卻速度的影響，很難得到蠕化率穩定控制且珠光體含量很高的蠕墨鑄鐵。制備過程中很多因素影響蠕墨鑄鐵蠕化率的高低，包括凝固過程中熔體的化學成分（加入合金元素種類含量）、蠕化孕育處理工藝方法、澆鑄過程中時間、溫度、冷卻速率等。鑄態的蠕墨鑄鐵基體以鐵素體為主，硬度低，強度、耐磨性、抗變形能力不足；為了得到更高的珠光體含量，往往通過熱處理或者添加一兩種合金獲得，但這種珠光體的穩定性差，長期服役在熱機械負荷的工況過程中，珠光體易分解導致材料的整體性能降低，近而導致部件失效。相關研究指出，單一添加某種高含量的合金元素（Cu、Mo、Sn、Cr等）很難得到全珠光體基體，且組織穩定性較差；為了得到高珠光體組織，多種合金微量添加是十分必要的強化手段。

為了得到一種綜合性能優良，尤其是力學性能、耐熱性、耐磨性和抗熱疲勞性優異的蠕墨鑄鐵。如何通過成分優化設計、蠕化工藝方法調控，多種合金元素優選添加來獲得，選擇穩定的蠕化工藝方法和多種合金元素微量添加是制備高珠光體量高蠕化率的蠕墨鑄鐵一種有效且可行的方法。在公開號為CN 105755360A的專利申請中給出了“一種高珠光體蠕化穩定的蠕墨鑄鐵制備工藝”，它所制備的材料蠕化率、珠光體含量均大于80%，但90%以上則達不到，尤其是全珠光體基體。

發明內容

本發明的目的是要提供一種鑄態高珠光體量高蠕化率蠕墨鑄鐵的制備方法，以克服現有重型載貨汽車的制動鼓、高負荷內燃機缸體和氣缸套等部件在服役過程中由于耐熱性、耐熱疲勞性和耐磨性、抗變形能力不足而損壞失效的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種鑄態高珠光體量高蠕化率蠕墨鑄鐵及其制備方法，包括下述步驟：

一、備料熔煉：按重量配比備料，然后將生鐵、廢鋼在中頻感應電爐中熔化，再依次加入所需純紫銅、錳鐵、鉬鐵、鉻鐵、高純電解鎳、純鈮和補Si用75SiFe，爐前檢驗鐵水的C3.5%～3.8%、S、P≤0.06%，鐵水總質量控制在200～300Kg；