一種球鐵鑄件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種球鐵鑄件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 球墨鑄鐵是20世紀(jì)五十年代發(fā)展起來的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其金相組織由石 墨球和基體組織組成，GB/T 9441-2009《球墨鑄鐵金相檢驗(yàn)》把石墨球按圓整度的高低分 為6級(jí)，球化率高，球鐵的塑性和韌性就好；石墨球按尺寸大小分成六級(jí)，減小石墨球徑，增 加石墨球在單位面積的個(gè)數(shù)可以明顯地提高球鐵的強(qiáng)度、塑性和韌性。球鐵的基體組織主 要有鐵素體、珠光體、奧氏體、貝氏體、馬氏體，以及滲碳體和磷共晶等，其中，滲碳體和磷共 晶可以強(qiáng)烈降低球鐵的抗拉強(qiáng)度、延伸率和沖擊韌性，故應(yīng)避免滲碳體和磷共晶的出現(xiàn)。與 石墨呈片狀的灰鑄鐵相比，球鐵的抗拉強(qiáng)度、延伸率和沖擊韌性均大幅度提高，例如：經(jīng)過 合金化和熱處理過的球鐵抗拉強(qiáng)度可以高達(dá)1400MPa ;鐵素體基體的球鐵延伸率可達(dá)22% 以上，-40°C時(shí)V型缺口試樣的沖擊值可達(dá)12J以上。
[0003] 球鐵已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件，正是 基于其優(yōu)異的性能，相對(duì)較低的成本，因此，球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應(yīng)用 十分廣泛的鑄鐵材料。
[0004] 球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能， 特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強(qiáng)度。鑄件一般都是通過熱處理正火提 高基體中的珠光體，來達(dá)到性能要求的。為節(jié)約熱處理成本，現(xiàn)有工藝是在生產(chǎn)以上鑄件 時(shí)，爐前配料加入了錳、銅和錫。而銅、錫等貴重金屬雖然能使鑄件鑄態(tài)達(dá)到技術(shù)條件所要 求的金相組織和機(jī)械性能從而取消熱處理工藝。盡管這些貴重金屬的添加，減少了熱處理 工藝，但生產(chǎn)成本依然較高，經(jīng)濟(jì)效益不夠顯著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的問題是提供一種球鐵鑄件及其制造方法，該鑄件化學(xué)成分穩(wěn)定， 制造工藝簡單，生產(chǎn)成本低。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種球鐵鑄件，其化學(xué)成分為： C3. 5 ~3. 9%，Si2. 4 ~3· 2%，Mn 0· 4 ~0· 5%，P 彡 0· 1%，S 彡 0· 03%，Ti < 0· 04%，Mg 殘(λ 030 ~(λ 045%，Re 殘(λ 005 ~(λ 015%，其余為 Fe。
[0007] 其制備過程包括如下步驟：
[0008] ①原材料檢驗(yàn)：檢測原材料中C、Si、Mn、S、P的含量；
[0009] ②原料的配比：將檢驗(yàn)合格的原材料，按重量百分比依次投料Q12生鐵56%，廢鋼 8 %，回爐料36 %進(jìn)行配比；
[0010] ③熔煉鐵水：將配比好的原料加熱，使之成為1500°C~1550°C的鐵水并熔煉；
[0011] ④球化和孕育：對(duì)熔煉好的鐵水加入球化劑進(jìn)行球化，同時(shí)加入孕育劑進(jìn)行包內(nèi) 孕育；
[0012] ⑤澆注：在鐵型覆砂的造型中澆注鐵水溫度控制在1350°C~1450°C，并且要在鐵 水球化完后6分鐘內(nèi)澆注完畢，同時(shí)再進(jìn)行隨流孕育，然后自然冷卻8~10小時(shí)；
[0013] ⑥后處理：將鑄型開箱，取出球鐵鑄件清理，然后將其進(jìn)行回火處理，保溫時(shí)間 4~6小時(shí)，回火之后自然冷卻，待鑄件表面溫度600°C以下時(shí)出件，然后依次進(jìn)行拋丸和打 磨，檢驗(yàn)合格之后進(jìn)行機(jī)加工。
[0014] 進(jìn)一步，所述球化劑為Mg 5~6%、Re 0. 5~1. 0%的稀土硅鐵鎂合金球化劑，且 加入重量百分?jǐn)?shù)含量為熔煉總量的0. 8%。
[0015] 進(jìn)一步，所述孕育劑FeSi75,且在包內(nèi)孕育時(shí)孕育劑的加入重量百分?jǐn)?shù)含量為熔 煉總量的〇. 4%，隨流孕育時(shí)孕育劑的加入重量百分?jǐn)?shù)含量為熔煉總量的0. 2%。
[0016] 進(jìn)一步，所述步驟④熔煉鐵水時(shí)，取試塊進(jìn)行含碳量檢測，若含碳量小于規(guī)定指 標(biāo)，則加入增碳劑；若含碳量大于規(guī)定指標(biāo)，則再加廢鋼。
[0017] 進(jìn)一步，所述增碳劑為石墨增碳劑。
[0018] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0019] 1)原材料配比合理，操作簡便，并且規(guī)定了球化劑中鎂和稀土的含量范圍，有利于 將鎂和稀土控制在所要求的范圍內(nèi)，球化率能達(dá)到92%以上。
[0020] 2)生產(chǎn)工藝簡單，能耗下降明顯，適用于大批量生產(chǎn)。
[0021] 3)進(jìn)行包內(nèi)孕育和隨流孕育兩次孕育，孕育效果好，產(chǎn)品質(zhì)量好。
[0022] 4)確保球鐵具有良好的綜合力學(xué)性能的同時(shí)，節(jié)約了銅、錫等貴重金屬的添加，生 產(chǎn)生本低。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)說明。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 一種球鐵鑄件，其化學(xué)成分為：C3. 5 %，Si2. 5 %，Μη 0· 4 %，P彡0· 1 %， S 彡 0· 03%，Ti < 0· 04%，Mg 殘 0· 030 ~0· 045%，Re 殘 0· 005 ~0· 015%，其余為 Fe。
[0026] 實(shí)施例2
[0027] 一種球鐵鑄件，其化學(xué)成分為：C3. 7 %，Si2. 9 %，Μη 0· 45 %，P彡0· 1 %， S 彡 0· 03%，Ti < 0· 04%，Mg 殘 0· 030 ~0· 045%，Re 殘 0· 005 ~0· 015%，其余為 Fe。
[0028] 實(shí)施例3
[0029] 一種球鐵鑄件，其化學(xué)成分為：C3. 8 %，Si3. 2 %，Μη 0· 5 %，P彡（λ 1 %， S 彡 0· 03%，Ti < 0· 04%，Mg 殘 0· 030 ~0· 045%，Re 殘 0· 005 ~0· 015%，其余為 Fe。
[0030] 以上實(shí)施例中球鐵鑄件的制備過程包括如下步驟：
[0031] ①原材料檢驗(yàn)：檢測原材料中C、Si、Mn、S、P的含量；
[0032] ②原料的配比：將檢驗(yàn)合格的原材料，按重量百分比依次投料Q12生鐵56%，廢鋼 8 %，回爐料36 %進(jìn)行配比；
[0033] ③熔煉鐵水：將配比好的原料加熱，使之成為1500°C~1550°C的鐵水并熔煉；
[0034] ④球化和孕育：對(duì)熔煉好的鐵水加入球化劑進(jìn)行球化，同時(shí)加入孕育劑進(jìn)行包內(nèi) 孕育；
[0035] ⑤澆注：在鐵型覆砂的造型中澆注鐵水溫度控制在1350°C~1450°C，并且要在鐵 水球化完后6分鐘內(nèi)澆注完畢，同時(shí)再進(jìn)行隨流孕育，然后自然冷卻8~10小時(shí)；
[0036] ⑥后處理：將鑄型開箱，取出球鐵鑄件清理，然后將其進(jìn)行回火處理，保溫時(shí)間 4~6小時(shí)，回火之后自然冷卻，待鑄件表面溫度600°C以下時(shí)出件，然后依次進(jìn)行拋丸和打 磨，檢驗(yàn)合格之后進(jìn)行機(jī)加工。
[0037] 其中，所述球化劑為Mg 5~6%、Re 0. 5~1. 0%的稀土硅鐵鎂合金球化劑，且加 入重量百分?jǐn)?shù)含量為熔煉總量的0. 8%。
[0038] 需要說明的是，為便于機(jī)加工，在實(shí)際操作中，保證強(qiáng)度的同時(shí)，硅含量2. 4%為 宜。
[0039] 其中，所述孕育劑FeSi75,且在包內(nèi)孕育時(shí)孕育劑的加入重量百分?jǐn)?shù)含量為烙煉 總量的0. 4%，隨流孕育時(shí)孕育劑的加入重量百分?jǐn)?shù)含量為熔煉總量的0. 2%。
[0040] 需要說明的是,一般孕育吸收80%孕育量占鐵水量0. 2%~0. 4%。
[0041] 其中，所述步驟④熔煉鐵水時(shí)，取試塊進(jìn)行含碳量檢測，若含碳量小于規(guī)定指標(biāo)， 則加入增碳劑；若含碳量大于規(guī)定指標(biāo)，則再加廢鋼。
[0042] 其中，所述增碳劑為石墨增碳劑。
[0043] 增碳劑為煉鋼、鑄造常用原料，本發(fā)明使用固定碳含量高、硫和灰分含量少的石 墨增碳劑，如可以選擇使用市面上銷售的卓越石墨有限公司生產(chǎn)的石墨增碳劑，牌號(hào)為 9012S，粒度為0. 6~4. 75mm，產(chǎn)品規(guī)格如下表：
[0044]
[0045] 球化劑可以使用?？咸妓兀ㄖ袊┯邢薰旧a(chǎn)的EImag5800牌號(hào)的低鎂低稀土 球化劑，成份見下表：
[0046]
[0047] 上述各實(shí)施例得到的球鐵具體性能指標(biāo)如下表：
[0048]
[0049] 通過實(shí)測，爐內(nèi)硅增2%~8%，錳燒損5%~15%。
[0050] 本發(fā)明的生產(chǎn)工藝簡單，能耗下降明顯，適用于大批量生產(chǎn)。原材料配比合理，并 規(guī)定了球化劑中鎂和稀土的含量范圍，有利于將鎂和稀土控制在所要求的范圍內(nèi)，使?jié)沧?成型的球鐵體的石墨化級(jí)別穩(wěn)定在1-2級(jí)（球化率90%以上）。同時(shí)，進(jìn)行包內(nèi)孕育和隨 流孕育兩次孕育，孕育效果好，產(chǎn)品質(zhì)量好。另外，確保球鐵具有良好的綜合力學(xué)性能的同 時(shí)，節(jié)約了銅、錫等貴重金屬的添加，生產(chǎn)生本低。
[0051] 以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施 例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn) 等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種球鐵鑄件，其特征在于：所述球鐵鑄件的化學(xué)成分為：C3. 5~3. 9%，Si2. 4~ 3· 2%，Mn 0· 4~0· 5%，P彡0· 1%，S彡0· 03%，Ti<0· 04%，Mg殘0· 030~0· 045%，Re 殘0· 005~(λ 015%，其余為Fe。2. -種權(quán)利要求1所述球鐵鑄件的制造方法，其特征在于：其制備過程包括如下步 驟： ① 原材料檢驗(yàn)：檢測原材料中C、Si、Mn、S、P的含量； ② 原料的配比：將檢驗(yàn)合格的原材料，按重量百分比依次投料Q12生鐵56 %，廢鋼8 %， 回爐料36 %進(jìn)行配比； ③ 熔煉鐵水：將配比好的原料加熱，使之成為1500°C~1550°C的鐵水并熔煉； ④ 球化和孕育：對(duì)熔煉好的鐵水加入球化劑進(jìn)行球化，同時(shí)加入孕育劑進(jìn)行包內(nèi)孕 育； ⑤ 澆注：在鐵型覆砂的造型中澆注鐵水溫度控制在1350°C~1450°C，并且要在鐵水球 化完后6分鐘內(nèi)澆注完畢，同時(shí)再進(jìn)行隨流孕育，然后自然冷卻8~10小時(shí)； ⑥ 后處理：將鑄型開箱，取出球鐵鑄件清理，然后將其進(jìn)行回火處理，保溫時(shí)間4~6小 時(shí)，回火之后自然冷卻，待鑄件表面溫度600°C以下時(shí)出件，然后依次進(jìn)行拋丸和打磨，檢驗(yàn) 合格之后進(jìn)行機(jī)加工。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球鐵鑄件的制造方法，其特征在于：所述球化劑為Mg5~ 6%、Re0. 5~1. 0%的稀土硅鐵鎂合金球化劑，且加入重量百分?jǐn)?shù)含量為熔煉總量的 0· 8%〇4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球鐵鑄件的制造方法，其特征在于：所述孕育劑FeSi75,且在 包內(nèi)孕育時(shí)孕育劑的加入重量百分?jǐn)?shù)含量為熔煉總量的0.4%，隨流孕育時(shí)孕育劑的加入 重量百分?jǐn)?shù)含量為熔煉總量的〇. 2%。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球鐵鑄件的制造方法，其特征在于：所述步驟④熔煉鐵水時(shí)， 取試塊進(jìn)行含碳量檢測，若含碳量小于規(guī)定指標(biāo)，則加入增碳劑；若含碳量大于規(guī)定指標(biāo)， 則再加廢鋼。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的球鐵鑄件的制造方法，其特征在于：所述增碳劑為石墨增碳 劑。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種球鐵鑄件，其化學(xué)成分為：C3.5～3.9％，Si2.4～3.2％，Mn？0.4～0.5％，P≤0.1％，S≤0.03％，Ti＜0.04％，Mg殘0.030～0.045％，Re殘0.005～0.015％，其余為Fe。通過爐前的檢驗(yàn)和配料，然后通過熔煉、球化和孕育以及澆注，再進(jìn)行后處理，如熱處理、拋丸、打磨以及機(jī)加工等成產(chǎn)出產(chǎn)品。兩次孕育，效果好。生產(chǎn)工藝簡單，能耗下降明顯，適用于大批量生產(chǎn)。在確保球鐵具有良好的綜合力學(xué)性能的同時(shí)，節(jié)約了銅、錫等貴重金屬的添加，生產(chǎn)生本低。另外，原材料配比簡便，鎂和稀土都控制在所要求的范圍內(nèi)，使?jié)沧⒊尚偷那蜩F體的石墨化級(jí)別穩(wěn)定在1-2級(jí)。
【IPC分類】C22C37/10, C21D5/00, C22C37/04, C22C33/08
【公開號(hào)】CN105441782
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410508724
【發(fā)明人】孫士俊
【申請(qǐng)人】天津眾達(dá)精密機(jī)械有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2014年9月28日