[發(fā)明專利]一種抗磨高導熱石墨白口鑄鐵的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011041316.7
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112143956A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 種曉宇;鄭雙昱;馮晶
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22C33/08
• 分類號: C22C33/08;B22D1/00;C22C37/10;C22C37/06
• 代理公司: 重慶強大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 李靜

本發(fā)明涉及石墨鑄鐵技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種抗磨高導熱石墨白口鑄鐵的制備方法，包括以下步驟：將各原料稱量后混合均勻，將混合均勻的原料進行熔煉，得到均勻的金屬液；各原料按質(zhì)量百分數(shù)計，包括12％以下的石墨、25％以下鉻含量為50％的低碳鉻鐵、2.5％左右硅含量為80％的硅鐵和1％左右錳含量為50％的錳鐵，余量為感應鐵；得到的金屬液中鉻的含量為2～12％；將金屬液澆鑄到無烘烤砂型中，在澆鑄前，將石墨孕育劑添加到澆道孔中，自然冷卻得到石墨化白口鑄鐵。這樣的制備方法得到了石墨以互聯(lián)的鱗片狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均布在基體組織中，該石墨化白口鑄鐵在保證強度的情況下，同時具備優(yōu)良的磨料磨損性能和熱導性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石墨鑄鐵技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種抗磨高導熱石墨白口鑄鐵的制備方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域，金屬與金屬之間的滾動磨損產(chǎn)生的摩擦會產(chǎn)生大量熱量，使得金屬過熱，而金屬在過熱的環(huán)境下會失去很大一部分硬度，導致故障頻發(fā)，這使得金屬與金屬的接觸表面上的磨料磨損引起的溫度升高是一個嚴重的問題，這限制了許多金屬對金屬接觸磨損系統(tǒng)的壽命。

高鉻白鐵被廣泛用于磨料磨損和粘著磨損系統(tǒng)中，其含有高硬度(1100-1600HV)的M7C3碳化物，但是鉻的加入?yún)s會降低白鐵的熱擴散率，使磨損過程中的熱量上升，使其使用壽命縮短；由于根據(jù)碳含量的不同，石墨能夠以不同的形態(tài)均布在鑄鐵基體組織中，而石墨具有良好的導熱作用，使得鑄鐵的熱擴散性能較好，但由于目前研究發(fā)現(xiàn)要將片狀石墨引入到白鐵組織中，需要足夠大的冷卻速度，才能夠在較厚的截面或較大的鑄件中形成白口鑄鐵，但是這樣的工藝條件苛刻，同時在較大的冷卻速度下，形成的片狀石墨結(jié)構(gòu)極易將鑄鐵的基體組織“切割”開，產(chǎn)生較多的裂紋，使得到的成品無法在工業(yè)中制備使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種抗磨高導熱石墨白口鑄鐵的制備方法，以解決現(xiàn)有的白鐵硬度高但熱擴散率低的問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種抗磨高導熱石墨白口鑄鐵的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將各原料稱量后混合均勻，將混合均勻的原料進行熔煉，得到均勻的金屬液；

各原料按質(zhì)量百分數(shù)計，12％以下的石墨、25％以下鉻含量為50％的低碳鉻鐵、2.5％硅含量為80％的硅鐵和1％錳含量為50％的錳鐵，余量為感應鐵；得到的金屬液中鉻的含量為2～12％；

步驟2：將步驟1得到的金屬液澆鑄到無烘烤砂型中，在澆鑄前，將石墨孕育劑添加到澆道孔中，自然冷卻得到石墨化白口鑄鐵。

本技術(shù)方案的技術(shù)原理和效果在于：

1、采用本方案，得到了石墨以互聯(lián)的鱗片狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均布在基體組織中，得到了石墨化的白口鑄鐵，通過實驗證明，這樣的鑄鐵中石墨的體積最高可達10％，硬度最高為，熱導率最大為，表明其磨損性能可與優(yōu)質(zhì)的高鉬、高鉻鑄鐵相媲美，但合金成本卻降低了90％，在工業(yè)化領(lǐng)域具有非常廣泛的應用前景。

2、本方案中通過添加一定量的合金以在自然冷卻的條件下，以較慢的凝固冷卻速度下促進基體組織中碳化物的形成，使得石墨均布在基體組織中，并避免由于較大冷卻速率使得石墨結(jié)構(gòu)與基體組織之間出現(xiàn)較大的應力集中，從而產(chǎn)生開裂的問題。

進一步，所述步驟1中熔煉在氬氣保護氣氛下進行。

有益效果：這樣防止熔煉過程中金屬液與空氣中的氧氣反應。

進一步，所述步驟1中各原料的純度高于99.99％。

有益效果：這樣能夠盡量減少s、p等雜質(zhì)元素的引入。

進一步，所述步驟2在澆鑄時合金的過熱度為100～300℃。