專利名稱：：一種低鎳高錳高鉻奧氏體球墨鑄鐵及其工藝方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種奧氏體球墨鑄鐵及其工藝方法，特別涉及一種低鎳高錳高鉻奧氏體球墨鑄鐵及其工藝方法。
背景技術：
：目前通常用銅來制造閥門配件以及螺母等零件，但由于銅價格貴，因此其制造成本很高。高合金奧氏體球墨鑄鐵具有良好的高溫機械性能和耐腐蝕性及潤滑性，可用于制造閥門配件以及螺母等零件，這種合金無磁性適合生產各種閥門設備，它的耐磨性、抗拉強度都已超過了銅，是代替銅制造閥門配件和螺母的首選材料。目前已形成了Ni-Mn系列奧氏體鑄鐵，通常含鎳12.0-14.0%，錳6.0-7.0%。但鎳價格貴，稀缺，為了降低成本，一般采用提高錳含量的方法，錳促進奧氏體的生成，可用錳代替鎳。通常厚大鑄件錳量在12.0%左右，小件在7.0-9.0%之間。但高錳鑄鐵應力大，易開裂，易生銹，還容易出現網狀碳化物，數量高達20-25%，切削加工困難。通常采用加入石墨化元素和強化孕育的工藝措施來降低或消除碳化物或改變它的形狀。但硅量高易于生成鐵素體，降低了奧氏體穩(wěn)定性。碳量超過4.3%，還容易出現石墨漂浮。例如德國專利683699報道，當Mn-Ni-Cu奧氏體鑄鐵含C2.5-3.5%、Si2.0-5.0%、Mn4.0-12.0%、Nil.5-8.0%、CuO-lO.0%時，雖然保留相當多的鎳，又將硅量提高到5%，碳化物數量仍高達5%以上，以致合金硬度高,切削較困難，容易生銹。因此目前急需解決的技術問題是如何選擇合適的合金組分和配比，從而獲得廉價、優(yōu)質的奧氏體鑄鐵。
發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種廉價、優(yōu)質的低鎳高錳高鉻奧氏體球墨鑄鐵及其工藝方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術解決方案是一種低鎳高錳高鉻奧氏體基體的球墨鑄鐵，其特征在于所述球墨鑄鐵的重量百分組成為CO.7-1.5%、Si1-2.3%、Mn9-15%、Ni2-5%、Cr14-17%、Cu1-3%、其余為Fe。上述球墨鑄鐵的優(yōu)選重量百分組成為C1%、Si2.2%、Mn12.50%、Ni3.8%、Cr14.5%、Cu2%、其余為Fe。本發(fā)明低鎳高錳高鉻奧氏體球墨鑄鐵的工藝方法是所用的爐料包括普通生鐵、廢鋼(屑)、回爐料、低碳錳鐵、電解鎳、絡鐵、電解銅、75硅鐵，用電爐或中頻爐熔化爐料，出爐溫度應在165(TC以上，在澆包內加入硅鐵和硅鈣進行孕育處理，其中硅鈣加入量在0.5-0.8%，或者在澆包內加入硅鐵，然后在澆注時隨鐵水流加入硅鈣進行瞬時孕育處理，可采用干或濕砂型澆注，60(TC左右打箱，冷卻。合金鑄態(tài)組織由A型細小石墨、奧氏體基以及數量小于1.5%均勻分布的粒狀碳化物組成。這種奧氏體熱穩(wěn)定性較好，45(TC下長期加熱不分解。不銹鋼形狀無磁性。本發(fā)明低鎳高錳高鉻奧氏體球墨鑄鐵的有益效果是1、對含少鎳(2.0-5.0%)、高錳(9.0-15.0%)、高鉻(14.0-17.0%)、低銅(1.0-3.0%)的球墨鑄鐵用75硅鐵和/或硅鈣進行瞬時孕育抑止住碳化物的析出，獲得完全或有少量(<1.5%)均勻分布的粒狀碳化物的奧氏體球墨鑄鐵。2、顯著節(jié)約了鎳和銅用量。與Ni-Cu奧氏體鑄鐵相比，鎳含量降至5%以下，節(jié)省了10-12個百分點，銅量下降2-4個百分點。3、所用硅鈣的瞬時孕育工藝充分發(fā)揮了硅鈣的孕育能力，消除了由于鎳和銅量低，容易生成碳化物的關鍵缺陷。鈣和硅與氧都有很強的親和力，特別是鈣，不僅與氧有極強的親和力，而且與硫、氮都有很強的親和力，所以硅鈣合金是一種較理想的復合膠氧劑、脫硫劑，硅合金不僅脫氧能力強，脫氧產物易于上浮，易于排出，而且還能改善鋼的性能，提高鋼的塑性、沖擊韌性和流動性，目前硅鈣合金可以代替鋁進行終脫氧，被應用于優(yōu)質鋼、特殊鋼和特殊合金生產中，例如鋼軌鋼、低碳鋼、不銹鋼等鋼種和鎳基合金、鈦基合金等特殊合金，均可用硅鈣合金作脫氧劑，硅鈣合金也適合作轉爐練鋼車間用的增溫劑，硅鈣合金還可用作鑄鐵的孕育劑和球墨鑄鐵生產中的添加劑。4、硬度不高，容易加工。5、奧氏體熱穩(wěn)定性好。6、加入高鉻抗腐蝕性高。7、本發(fā)明無磁性奧氏體球墨鑄適用于石油潛泵的葉輪、導殼、化工配件、水泵體、閥門耐磨齒輪以及耐海水腐蝕等零部件的生產。下面結合具體實施方式對本發(fā)明低鎳高錳高鉻奧氏體球墨鑄鐵及其工藝方法作進一步詳細說明。圖1是本發(fā)明實施例1中獲得的低鎳高錳高鉻奧氏體球墨鑄鐵的鑄態(tài)顯微組織；圖2是本發(fā)明實施例2中獲得的低鎳高錳高鉻奧氏體球墨鑄鐵的鑄態(tài)顯微組織；圖3是本發(fā)明實施例2中加工的閥門螺旋桿螺母樣圖。具體實施例方式實施例1本發(fā)明低鎳高錳高鉻奧氏體球墨鑄鐵的熔制。各組分的重量百分配比是C1.0%、Si2%、Mn11%、Ni2.5%、Cr14.5%、Cu2.7%、其余為Fe。爐料包括普通生鐵、廢鋼(屑)、回爐料、低碳錳鐵、電解鎳、鉻鐵、電解銅、75硅鐵，用中頻電爐熔化爐料，升溫至165(TC出爐，在澆包內加入75硅鐵和0.6%硅鈣，攪拌均勻，用精密型澆注標準抗彎試棒和圓筒形鑄件55(外徑)X20(內徑)X85(高)mm，冷卻到600。C以下落蠟封砂，冷卻，鑄態(tài)金相顯微組織見圖1，由細小A型石墨片、奧氏體基體和細小粒狀碳化物組成，碳化物數量在1.2%。鑄件斷口細、密、無夾雜、無磁性。表1列舉合金機械性能以及奧氏體熱穩(wěn)定性。從表1可以看出本發(fā)明低鎳高錳高鉻奧氏體球墨鑄鐵的屈服強度、抗拉強度和硬度均達到IS002896的規(guī)定標準(葛晨光，張允華，朱文高編輯最新國際鑄造標準。全國鑄造標準化技術委員會秘書處編譯機械工業(yè)出版社1998.1)。在箱式電爐中將奧氏體鑄鐵加熱至550'C，保溫14小時，奧氏體未出現分解。70(TC下加熱6小時后，石墨周圍有少量奧氏體分解成索氏體。說明本發(fā)明的奧氏體熱穩(wěn)定性達到用于生產石油潛泵的葉輪、導殼、化工配件、水泵體、閥門耐磨套齒輪以及耐海水腐蝕等零部件要求。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例2本發(fā)明低鎳高錳高鉻奧氏體球墨鑄鐵的熔制。各組分的重量百分配比是-C1.0%、Si2.2%、Mnl2.5%、M3.8%、Cu2.0%、Crl4.5%。爐料包括普通生鐵、廢鋼(屑)、回爐料、低碳錳鐵、電解鎳、鉻鐵、電解銅、75硅鐵，用中頻電爐熔化爐料，升溫至165(TC出爐，先在澆包內加入75硅鐵，然后再隨鐵水流沖入0.7%硅鈣進行瞬時孕育。用精密澆注標準抗彎試棒和圓筒形鑄件55(外徑)X20(內徑)X85(高)mm。冷卻到600。C以下落砂，空冷。鑄件斷口細、密、無夾雜、無磁性。鑄態(tài)金相組織(見圖2)由細小彎曲A型石墨片、奧氏體基體和細小粒狀碳化物組成。碳化物數量在1.2%以下，均勻分布在基體上，達到閥門螺旋桿螺母的要求。表2給出合金機械性能和熱穩(wěn)定性。這種鑄件在55(TC下保溫15小時，未觀察到奧氏體分解。完全符合閥門螺旋桿的生產工藝過程的要求。筒形鑄件退火后，加工成螺母(見圖3)，未發(fā)現鑄造缺陷。螺母質量達到原設計要求。閥門螺旋桿運行效果良好。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1、一種低鎳高錳高鉻奧氏體基體的球墨鑄鐵，其特征在于所述球墨鑄鐵的重量百分組成為C0.7-1.5％、Si1-2.3％、Mn9-15％、Ni2-5％、Cr14-17％、Cu1-3％、其余為Fe。2、根據權利要求l所述的低鎳高錳高鉻奧氏體基體的球墨鑄鐵，其特征在于所述球墨鑄鐵的重量百分組成為C1.2%、Si2%、Mn11%、Ni2.5%、Cr14.5%、Cu2.7%、其余為Fe。3、根據權利要求l所述的低鎳高錳高鉻奧氏體基體的球墨鑄鐵，其特征在于所述球墨鑄鐵的重量百分組成為C1%、Si2.2%、Mn12.50%、Ni3.8%、Cr14.5%、Cu2%、其余為Fe。4、制備權利要求1所述的低鎳高錳高鉻奧氏體基體的球墨鑄鐵的工藝方法，其特征在于1)所用爐料包括普通生鐵、廢鋼(屑)、回爐料、低碳錳鐵、電解鎳、鉻鐵、電解銅、硅鐵；2)爐料的出爐溫度在165(TC以上；3)在澆包內加入硅鐵和硅鈣進行孕育處理，或者在澆包內加入硅鐵，然后在澆注時隨鐵水流加入硅鈣進行瞬時孕育處理；其中硅鈣加入量在0.5-0.8%。5、根據權利要求4所述的工藝方法，其特征在于用電爐或中頻爐熔化爐料。全文摘要本發(fā)明涉及一種廉價、優(yōu)質的低鎳高錳高鉻奧氏體球墨鑄鐵及其工藝方法，所述球墨鑄鐵的重量百分組成為C0.7-1.5％、Si1-2.3％、Mn9-15％、Ni2-5％、Cr14-17％、Cu1-3％、其余為Fe，其制備工藝方法是所用的爐料包括普通生鐵、廢鋼(屑)、回爐料、低碳錳鐵、電解鎳、鉻鐵、電解銅、75硅鐵，用電爐或中頻爐熔化爐料，出爐溫度應在1650℃以上，在澆包內加入硅鐵和硅鈣進行孕育處理，其中硅鈣加入量在0.5-0.8％。本發(fā)明無磁性奧氏體球墨鑄適用于石油潛泵的葉輪、導殼、化工配件、水泵體、閥門耐磨齒輪以及耐海水腐蝕等零部件的生產。文檔編號C22C37/00GK101363098SQ200810121009公開日2009年2月11日申請日期2008年9月12日優(yōu)先權日2008年9月12日發(fā)明者金仕善申請人:金仕善