[發明專利]一種金相石墨鈍化灰鑄鐵及其制備方法

有效

• 申請號: 201711190445.0
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107881408B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 李忠文;劉平;盧培貴
• 申請（專利權）人: 江西久旺汽車配件制造有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C33/08
• 代理公司: 36115 南昌新天下專利商標代理有限公司
• 代理人: 宋會英<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種金相石墨鈍化灰鑄鐵的制備方法和金相石墨鈍化灰鑄鐵，制備方法包括以下步驟：熔煉，升溫，測溫出水，轉包孕育，澆注和隨流孕育，澆注成型；通過對轉包孕育和隨流孕育的孕育劑種類、成分、加入量進行調節，以取得石墨晶枝的變異，得到具有優異綜合性能的灰鑄鐵。所述灰鑄鐵的化學成分組成（質量分數）為：C 3.4?3.7%，Si 1.5?2.1%，Mn 0.6?0.9%，S≤0.1%，P≤0.1%，其余為鐵以及不可避免的雜質；所述灰鑄鐵的金相組織基體為A型石墨加B型石墨，石墨長度60?250um，石墨兩端尖角鈍化，同個視場內鈍化率20?35%。其機械性能可達到同類產品的1.5倍，同時能有效防止基體的龜裂、撕裂。產品的機械性能優良，強度和耐磨性高，使用壽命延長。本發明的工藝簡便易操作，方便推廣應用。

技術領域

本發明涉及一種金相石墨鈍化灰鑄鐵的制備方法和一種金相石墨鈍化灰鑄鐵，屬于冶金鑄造領域。

孕育是一種通過將過冷度減至極小以控制鑄鐵的組織和性能的方法。

孕育劑是一種可促進石墨化，減少白口傾向，改善石墨形態和分布狀況，增加共晶團數量，細化基體組織的增強鑄鐵性能的助劑。

現有技術

灰鑄鐵具有獨特的結構與性能，是汽車、農機及工程機械等發動機零部件最常用的金屬材料之一。隨著科技進步及社會發展，人們對作為汽車心臟的發動機的力學性能要求越來越高，發動機用灰鑄鐵的結構與力學性能優化廣受關注。

目前，公認的提高灰鑄鐵強度的機制有如下四個方面：(1) 增加初生奧氏體枝晶的個數；(2) 細化珠光體片間距；(3) 細化石墨、使石墨彎曲和鈍化；(4) 細化共晶團。

灰鑄鐵的力學性能主要由基體組織和石墨的形態，分布及含量決定。從灰鑄鐵的力學性能方面考慮，應防止長而薄和粗大石墨片的出現，控制石墨的形態和分布狀況，是保證灰鑄鐵性能的關鍵。現有的灰鑄鐵生產方法中，常常通過降低碳當量、增加合金元素來提高灰鑄鐵強度，孕育處理過程也比較粗放、大多采用SiFe75為孕育劑，孕育劑吸收率較低、孕育不到位、孕育效果檢驗欠缺、孕育衰退難以防止，而碳當量的降低不僅降低鑄鐵的流動性（鑄造性能），而且也減弱了石墨膨脹帶來的補縮效果（精度問題），同時增加合金又會帶來鑄件成本的增加，且合金成分波動給鑄件性能等帶來不穩定的影響。

專利申請號為CN201410223406.6的中國發明專利，公開了“一種釩鈦灰鑄鐵及其生產工藝”，通過加入適宜的釩鈦含量，采用硅鋇孕育劑出鐵槽沖入孕育與FeSi75孕育劑隨流孕育的二次孕育處理，所得灰鑄鐵的抗拉強度、硬度指數較高，金相組織中石墨形態為A型面積百分比僅達85％，因此強度和耐磨性不是很理想。在產品的實際使用過程中，容易出現龜裂、開裂、脫盤、脫頂等，使用壽命較短，對于企業、市場顧客等相關方來說浪費巨大。

灰鑄鐵中在片狀石墨的尖角處易產生應力集中，造成鑄件的強度下降，局部損壞。灰鑄鐵中石墨彎曲、鈍化，是目前公認的提高灰鑄鐵強度和性能的有效方法，體現在金相組織中，即為石墨晶枝長度變短，直徑變粗，兩個尖端角變彎，發生鈍化。鈍化率為在金相組織同個視場內，短、彎、粗的石墨結構數量占整個石墨結構數量的比率。根據國家標準GB/T7216-2009“灰鑄鐵金相檢驗”、GB/T9439-2010“灰鑄鐵件”、GB/T13298-2015“金屬顯微組織檢測方法”以及行業內本領域普通技術人員經驗，來判斷金相組織中石墨的鈍化，界定金相組織同個視場內短、彎、粗的石墨結構數量。目前，行業內灰鑄鐵的石墨鈍化率小于20%，一般為15%左右。

本發明通過對工藝步驟中的轉包孕育、隨流孕育細節的改變，對孕育材料、加入量進行調整，以取得石墨晶枝的變異；采用高效的孕育劑及二次孕育工藝，可大大提高灰鑄鐵的孕育效果，提高鑄件的鑄造性能及力學性能。

本發明中所給出的檢驗和表征結果，如果沒有特別指明檢驗步驟、過程、方法等，則都是按照國家（推薦）標準進行檢驗和表征。

發明內容