專利名稱：硼磷合金鑄鐵連鑄型材及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種合金鑄鐵連鑄型材，尤其涉及一種在溫度腐蝕、壓力工況條件下的高耐磨、抗蝕、耐疲勞的硼磷合金鑄鐵連鑄型材及其制造方法。
背景技術：
在合金鑄鐵的基礎上，著重添加硼、磷、銻、鈦的多元合金化作用，當前在內燃機缸套、活塞、紡織機的凸輪、轉子、梭鼻、環(huán)?？照{壓縮機活塞等領域得到廣泛應用。
以家電空調為例，防止大氣臭氧層的破壞，環(huán)保空調是當前面臨的重要課題，其中心臟零件活塞，它是長時在冷熱轉換溫度場，新型制冷媒介質的腐蝕作用、氣化壓縮的變壓力條件下工作，所以綜合考慮材料的耐溫、耐壓、耐蝕、耐疲勞性能，是提高整機使用壽命和高效節(jié)能的關鍵技術。
如何制造出這種合金鑄鐵連鑄型材是擺在科技技術人員面前需要解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明需要解決的技術問題是提供了一種硼磷合金鑄鐵連鑄型材，旨在解決上述的問題。
本發(fā)明還提供了一種制造該硼磷合金鑄鐵連鑄型材的方法。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明的硼磷合金鑄鐵連鑄型材由C、Si、Mn、Cr、Mo、Cu、B、P、S、Sb、Ti、Fe組成；本發(fā)明的制造方法是通過以下步驟實現(xiàn)的
熔煉采用感應電爐或沖天爐——感應電爐的熔煉方式；熔煉工藝包括原鐵水，爐前快速熱分析儀控制含量碳3.20-3.60％和硅2.20-2.90％；合金鐵水熔煉溫度為1460～1500°；鐵水包內沖入法孕育，孕前鐵水溫度1400～1420°，孕育持續(xù)時間7～9分鐘，孕育劑量0.4～0.8％，孕育劑粒度＜12mm。
型材光譜分析確定Cr、Mo、Cu、Ti、Mn、S、P、Sb含量；連續(xù)鑄造拉拔結晶器結構；冷卻水溫度、流量、壓力的調整；結晶器出口型材表面溫度的調整；型材牽引速度的調整；與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是在CrMoCu強化固溶提高集體電位作用外，B以彌散Fe3(C1B)和Fe23(C1B)6的碳硼化物變硬度質點(Hx＝1150)；而P以凸出的細化磷共晶網絡、細化石墨共晶和穩(wěn)定珠光體的作用，Sb促使珠光體量增加并穩(wěn)定；綜合作用突顯在有潤滑條件下，以石墨片的含油儲油的潤滑的特性、配合第一磨面的硬質點硼化物、磷共晶，第二磨面的基體儲油性，既保持了潤滑油膜的連續(xù)性又突顯硬化和網絡的耐磨作用，通過淬火回火處理就更顯現(xiàn)固溶強化和硬化相的抗蝕，耐磨特性。
具體實施例方式
下面具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述硼磷合金鑄鐵連鑄棒型材化學成分范圍，按強度級別分為高、低強度兩級。
以空調410A活塞為例σb≥200N/mm2級棒料。

高強度LZBPHT300(σb≈300N/mm2、HB≈200～240)棒料化學組成

低強度LZBPHT200(σb≈200N/mm2、HB≈160～200)棒料化學組成

本發(fā)明的BP合金鑄鐵連鑄材料的化學成分設計原則化學成分中控制碳當量(CE)和石墨化系數(shù)(K)調整鑄鐵的組織和性能；鑄鐵中主要硅(Si)和磷(P)參合成相當?shù)奶剂?，它與實際碳量之和成為碳當量CECE＝C+(Si+P)/3C、Si、P各為鑄鐵中碳、硅、磷的含量(％)目前BP合金鑄鐵LZBPHT200～300控制的CE范圍是4.10～4.30)。
鑄鐵石墨化程度的影響，主要是考慮C和Si的共同作用，而石墨化系數(shù)公式K＝4/3Si(1-5/(3C+Si))是判別CrMoCu鑄鐵組織的有效工具當K≤0.65時，鑄鐵為全白組織當0.65＜K≤0.8時，基體為珠光體加滲碳體麻口組織當0.85＜K≤2.05時，基體為珠光體加鐵素體灰口組織當K＞3.10時，基體為鐵素體組織當0.85＜K≤2.05情況下，添加Cr、Mo、Cu、Sb的含量調整基體組織珠光體的數(shù)量和粗細程度合金含量增加時，珠光體量增多并細化，同時改善鑄件斷面的組織均勻性，它們是調整鑄件強度級別的敏感元素。
硼(B)的加入量控制在0.03～0.08％范圍，因B對石墨化有擬制作用，凝固過程中有激冷傾向，低B鑄鐵組織幾乎不起變化，但組織中石墨和碳化物細化、B以Fe3C-Fe2B復合滲碳體變彌散分布，在基體中其硬度可達HV1150(HRC＞70)，其熔點高，抗蝕性好，工作中不易產生溶蝕現(xiàn)象。
磷P在鑄鐵中是以磷共晶形態(tài)出現(xiàn)，二元磷共晶(Fe3P+點狀奧氏體分解物)，三元磷共晶(Fe3P+Fe3C+點狀奧氏體分解物)，磷共晶在與Cu和Ti同時作用呈斷續(xù)網絡分布在晶界上，能細化共晶團，穩(wěn)定珠光體，促使強度和硬度增加。
本發(fā)明的BP合金鑄鐵連鑄棒材的制造方法，是通過以下步驟實現(xiàn)的連續(xù)鑄造工藝參數(shù)熔煉根據(jù)合金熔煉成分的充分均勻要求，根據(jù)內在組織和不同形狀尺寸棒料情況，保持穩(wěn)定的鐵水成分和鐵水溫度。通常采用電爐或沖天爐——電爐的熔煉方式。
a.原鐵水，爐前快速熱分析儀控制碳和硅含量％、CE為3.9～4.2范圍；b.合金鐵水熔煉溫度為1460～1500°；c.鐵水包內沖入法孕育、孕前溫度1400～1420°，孕育持續(xù)時間7～9分鐘，孕育劑粒度＜12mm，孕育量0.4～0.8％d.型材光譜分析確定P、S、Cr、Mo、Cu、Sb、Ti等含量，并做調整根據(jù)機械零部件的使用性能，綜合型材的強度、硬度和基體組織情況，調整碳當量(CE)、石墨化系數(shù)(K)和合金元素C、Si、Mn、P、Cr、Mo、Cu、B、Sb、Ti的實際加量；連續(xù)鑄造拉拔工藝參數(shù)控制

連續(xù)型材質量檢驗型材的在線檢驗型材表面裂紋及其深度＜0.5mm，可修復使用；型材表面冷隔、結疤和縮孔深度＜1mm，可修復使用；凡表面缺陷超過上述尺寸，即行報廢。
型材的后期檢驗化學成分檢驗碳、硅、硫B元素定量分析，其它合金元素光譜分析；金相檢驗根據(jù)用戶要求，可在型材的不同位置檢驗如下常規(guī)項目，a.石墨形態(tài)及其尺寸(不腐蝕，200X)，一般為D型石墨，允許少量E型存在，石墨片長尺寸在0.2～3.0mm之間；b.碳化物、磷共晶形態(tài)分布及其數(shù)量，(4％硝酸酒精強腐蝕，200X)；c.鐵素體及珠光體數(shù)量％(腐蝕，200X，400X)；機械性能檢驗
A)抗拉強度(σb)B)硬度(HB)
權利要求
1.一種硼磷合金鑄鐵連鑄型材，由C、Si、Mn、Cr、Mo、Cu、B、P、S、Sb、Ti、Fe組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的硼磷合金鑄鐵連鑄型材，其重量(％)比可以是C3.00-3.6，Si1.80-2.90，Mn0.40-0.80，Cr＜0.20，Mo0.10-0.50，Cu0.40-1.00，B0.02-0.15，P0.30-0.80，S≤0.06，Sb0.02-0.15，Ti0.08-0.15，F(xiàn)e90-94。
3.根據(jù)權利要求1所述的硼磷合金鑄鐵連鑄型材，其重量(％)比可以是C3.20-3.6，Si1.80-2.30，Mn0.60-0.80，Cr0.15-0.20，Mo0.30-0.50，Cu0.80-1.00，B0.08-0.12，P0.50-0.80，S≤0.06，Sb0.04-0.06，Ti0.10-0.15，F(xiàn)e91-93。
4.根據(jù)權利要求1所述的硼磷合金鑄鐵連鑄型材，其重量(％)比可以是C3.30-3.6，Si2.50-2.90，Mn0.40-0.60，Cr0.07-0.12，Mo0.15-0.30，Cu0.40-0.60，B0.04-0.06，P0.30-0.50，S≤0.06，Sb0.02-0.03，Ti0.08-0.12，F(xiàn)e90-94。
5.一種如權利要求1所述的制造方法，是通過以下步驟實現(xiàn)的熔煉采用感應電爐或沖天爐——感應電爐的熔煉方式；熔煉工藝包括原鐵水，爐前快速熱分析儀控制含量碳3.20-3.60％和硅2.20-2.90％；合金鐵水熔煉溫度為1460～1500°；鐵水包內沖入法孕育，孕前鐵水溫度1400～1420°，孕育持續(xù)時間7～9分鐘，孕育劑量0.4～0.8％，孕育劑粒度＜12mm。型材光譜分析確定Cr、Mo、Cu、Ti、Mn、S、P、Sb含量；連續(xù)鑄造拉拔結晶器結構；冷卻水溫度、流量、壓力的調整；結晶器出口型材表面溫度的調整；型材牽引速度的調整。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硼磷合金鑄鐵連鑄型材及其制造方法，本發(fā)明的連鑄型材，由C、Si、Mn、Cr、Mo、Cu、B、P、S、Sb、Ti、Fe組成；本發(fā)明的有益效果是在CrMoCu強化固溶提高集體電位作用外，B以彌散Fe
文檔編號B22D11/00GK1884601SQ200510027148
公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月24日 優(yōu)先權日2005年6月24日
發(fā)明者王如華, 張平和, 時勝利, 王海生 申請人:上海上大熱欣科技發(fā)展有限公司