專利名稱：一種改性普通白口鑄鐵的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中、低沖擊應(yīng)力作用下使用的抗磨部件(球磨機(jī)襯板、磨球等)的材料-普通白口鑄鐵的制造技術(shù)，特別涉及一種通過(guò)改善硬質(zhì)相Fe3C形態(tài)進(jìn)而提高普通白口鑄鐵韌性的制備方法。
背景技術(shù)：
磨損是冶金、礦山、機(jī)械、電力等許多工業(yè)部門普遍存在，并成為引起設(shè)備部件失效或材料破壞的一個(gè)重要原因，也是造成經(jīng)濟(jì)損失最多的原因之一。目前廣泛使用的多為高鉻白口鑄鐵，而普通白口鑄鐵使用較少，這主要原因之一是由于后者組織中抗磨硬質(zhì)相Fe3C形態(tài)呈網(wǎng)狀分布，從而導(dǎo)致該材質(zhì)韌性較差，導(dǎo)致耐磨性無(wú)法有效發(fā)揮。關(guān)于如何改善普通白口鑄鐵中硬質(zhì)相Fe3C網(wǎng)狀形態(tài)，即使其呈斷網(wǎng)、顆?；M(jìn)而·提高該鑄鐵的韌性。國(guó)內(nèi)外專利文獻(xiàn)有諸多報(bào)道。主要是通過(guò)熱處理、加入合金元素、合金化處理、變質(zhì)、孕育等手段來(lái)改善Fe3C的形態(tài)，提高普通白口鑄鐵的韌性，但目前并沒有采用控制普通白口鑄鐵的化學(xué)成分結(jié)合鍛造技術(shù)來(lái)改善普通白口鑄鐵韌性的公開報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、無(wú)需變質(zhì)處理的普通白口鑄鐵制備方法。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種改性普通白口鑄鐵的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(I)將廢鋼加入電爐中熔化，依次將生鐵、錳鐵、硅鐵加入，按重量百分比，使所得鑄液化學(xué)成分為 C :2. 0-4. 5%,Mn :0. 3-1. 0% ；Si :0. 5-1. 5% ;S、P < O. 3%，其余為 Fe ;等待鑄液全部熔化后用鋁絲脫氧處理，再澆入鑄型中；(2)等鑄液在鑄型內(nèi)冷卻至350°C以下形成鑄件后，打箱、清砂處理；(3)將表面清砂處理干凈的鑄件放入帶加熱裝置的鍛造試驗(yàn)機(jī)中，緩慢升溫至700-120(TC保溫，待保溫完成后，對(duì)鑄件進(jìn)行墩拔處理，墩拔參數(shù)為變形速率在
O.01-0. 05s'變形比 O. 05-0. 5 ；(4)墩拔處理后錠料于200°C—350°C下回火處理并保溫以消除應(yīng)力，保證硬度、韌性等性能的均勻性。上述方案中，所述步驟(3)鍛造升溫的保溫和步驟(4)回火處理的保溫均按鑄件的最大厚度而定，每增加20mm,保溫時(shí)間延長(zhǎng)I小時(shí)。所述的墩拔方式為十字墩拔；墩拔處理1-5次。所述緩慢升溫的升溫速率彡3000C /小時(shí)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)控制普通白口鑄鐵的化學(xué)成分、鍛造溫度、鍛造速率、變形量等來(lái)實(shí)現(xiàn)Fe3C形態(tài)呈斷網(wǎng)、顆?；?，明顯提高其韌性，其沖擊韌性值提高2倍以上。另外組織更加致密化，該材質(zhì)的硬度(HRC)提高5-10%以上，且產(chǎn)品成本低廉。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例I首先，將廢鋼加入電爐中熔化后，依次將生鐵、錳鐵、硅鐵加入，等待全部熔清后用鋁絲脫氧處理，再將鑄液澆入鑄型中，鑄液化學(xué)成分(重量百分比)控制為C:2.0%，Mn
O.3，Si 0. 5，S、P 0. 2，其余為 Fe。然后，等鑄件在鑄型內(nèi)冷卻至200°C時(shí)，打箱、清砂處理。在鍛造前檢查沒有開裂和化學(xué)粘砂現(xiàn)象，以免影響到鍛造組織的硬度和韌性等性能降低。最后，將表面清砂處理干凈的鑄件放入帶加熱裝置的鍛造試驗(yàn)機(jī)中，以升溫速率 2000C /小時(shí)緩慢升溫至700°C保溫，鑄件壁厚為50_，保溫2. 5小時(shí)；待保溫完成后，對(duì)鑄件進(jìn)行十字墩拔處理I次，變形速率在O. OI S—1，變形比O. 05。鍛造后錠料在200°C下回火處理，消除鍛造應(yīng)力。回火保溫也為2. 5小時(shí)。本實(shí)施例鑄件硬度值、沖擊韌性值(試樣尺寸為20mmX20mmX IlOmm;取五個(gè)試樣的平均值)及滲碳體晶粒平均尺度(取三十個(gè)有代表性視場(chǎng)觀察并測(cè)量)如表I中所示。實(shí)施例2本實(shí)施例工藝步驟同實(shí)施例1，區(qū)別僅為以下工藝參數(shù)鑄液化學(xué)成分(重量百分比)中C:4.5%;Mn:L0;Si :1. 5 ;S、P :0. I，其余為Fe。鑄件在鑄型內(nèi)冷卻至350°C后打箱、清砂處理。鑄件在鍛造試驗(yàn)機(jī)中以升溫速率350°C /小時(shí)緩慢升溫至1200°C保溫。對(duì)鑄件進(jìn)行十字墩拔處理5次，變形速率在O. 05s—1，變形比O. 5。鍛造后錠料在350°C下回火處理。本實(shí)施例鑄件硬度值、沖擊韌性值變化如表I所示(測(cè)試條件同時(shí)實(shí)例I)。實(shí)施例3本實(shí)施例工藝步驟同實(shí)施例1，區(qū)別僅為以下工藝參數(shù)鑄液化學(xué)成分(重量百分比)中C :3. 5% ；Mn 0. 5 ；Si :1. O ;S、P :0. 15，其余為Fe。鑄件在鑄型內(nèi)冷卻至300°C后打箱、清砂處理。鑄件在鍛造試驗(yàn)機(jī)中以升溫速率300°C /小時(shí)緩慢升溫至1000°C保溫。對(duì)鑄件進(jìn)行十字墩拔處理3次，變形速率在O. 03s—1，變形比O. I。鍛造后錠料在300°C下回火處理。本實(shí)施例鑄件硬度值、沖擊韌性值、滲碳體晶粒平均尺度如表I所示(測(cè)試條件同時(shí)實(shí)例I)。表I
~性■撤示t匕較~ 硬度值 ^沖_,值^滲碳體品粒平均尺寸
一(HRC)(JZcmz)(um)
普通 H Π 鑄鐵—40-502-4 366.6
實(shí)施例 I55.3^ 7.6—20.6
丈施例 259.8~ 5.5—51.1
實(shí)施例 356.36.8 44.權(quán)利要求
1.一種改性普通白口鑄鐵的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將廢鋼加入電爐中熔化，依次將生鐵、錳鐵、硅鐵加入，按重量百分比，使所得鑄液化學(xué)成分為 C :2. 0-4. 5%,Mn :0. 3-1. 0% ；Si :0. 5-1. 5% ;S、P < O. 3%，其余為 Fe ;等待鑄液全部熔化后用鋁絲脫氧處理，再澆入鑄型中； (2)等鑄液在鑄型內(nèi)冷卻至350°C以下形成鑄件后，打箱、清砂處理； (3)將表面清砂處理干凈的鑄件放入帶加熱裝置的鍛造試驗(yàn)機(jī)中，緩慢升溫至700-120(TC保溫，待保溫完成后，對(duì)鑄件進(jìn)行墩拔處理，墩拔參數(shù)為變形速率在O.01-0. 05s'變形比 O. 05-0. 5 ； (4)墩拔處理后錠料于200°C—350°C下回火處理并保溫以消除應(yīng)力，保證硬度、韌性等性能的均勻性。
2.如權(quán)利要求I所述的改性普通白口鑄鐵的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)鍛造升溫的保溫和步驟(4)回火處理的保溫均按鑄件的最大厚度而定，每增加20mm，保溫時(shí)間延長(zhǎng)I小時(shí)。
3.如權(quán)利要求I所述的改性普通白口鑄鐵的制備方法，其特征在于，所述的墩拔方式為十字墩拔；墩拔處理1-5次。
4.如權(quán)利要求I所述的改性普通白口鑄鐵的制備方法，其特征在于，所述緩慢升溫的升溫速率彡3000C /小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改性普通白口鑄鐵的制備方法，包括(1)將廢鋼加入電爐中熔化，依次將生鐵、錳鐵、硅鐵加入，等待鑄液全部熔化后用鋁絲脫氧處理，再澆入鑄型中；(2)等鑄液在鑄型內(nèi)冷卻成鑄件后，打箱、清砂處理；(3)將鑄件放入鍛造試驗(yàn)機(jī)中，緩慢升溫至700-1200℃并保溫后，對(duì)鑄件進(jìn)行墩拔處理；(4)墩拔處理后錠料于200℃-350℃下回火處理以消除應(yīng)力，保證硬度、韌性等性能的均勻性。
文檔編號(hào)C22C33/08GK102888553SQ20121037877
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者皇志富, 邢建東, 高義民, 馬勝?gòu)?qiáng), 李燁飛 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)