CN108642370A - 一种抗氧化耐磨球墨铸铁及其制备方法 - Google Patents

一种抗氧化耐磨球墨铸铁及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及球墨铸铁技术领域，具体涉及一种抗氧化耐磨球墨铸铁及其制备方法，其原料为：废钢、生铁、石墨增碳剂、孕育剂和稀土镁合金球化剂；其制备方法包括以下步骤：将废钢与生铁用中频感应电炉在一定温度下进行熔化，全部熔化后得到铁水并进行脱硫处理等；本发明的球墨铸铁内部组织和表面组织分布均匀、致密，球墨铸铁表面硬度高、强度高、具有良好韧性、耐氧化性以及抗磨性；本发明孕育剂中含有硅，能在高温下促进铸铁形成致密的二氧化硅氧化膜层，有效阻止氧离子向铸件内部的渗透侵入，防止进一步氧化，从而能使铸件抗氧化生长性能大大提高；孕育剂中加入钨及铬，可以提高球墨铸铁的强度及塑性，加入适量的锑可以增加球墨的数量及球化率。

Description

一种抗氧化耐磨球墨铸铁及其制备方法
技术领域
本发明涉及球墨铸铁技术领域，具体涉及一种抗氧化耐磨球墨铸铁及其制备方法。
背景技术
我国球墨铸铁生产起步很早，1950年就研制成功并投入生产，至今我国球墨铸铁年产量达230万吨，位于美国、日本之后，居世界第三位。球墨铸铁是一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。但是普通的球墨铸铁的耐氧化性不够，强度、耐磨性仍需要做进一步提高，不能满足多数情况下的使用要求。因此有必要研究出一种抗氧化耐磨球墨铸铁。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明孕育剂中含有硅，能在高温下促进铸铁形成致密的二氧化硅氧化膜层，有效阻止氧离子向铸件内部的渗透侵入，防止进一步氧化，从而能使铸件抗氧化生长性能大大提高；孕育剂中加入钨及铬，可以提高球墨铸铁的强度及塑性，加入适量的锑可以增加球墨的数量及球化率。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其原料按照重量组分计为：废钢50～55份、生铁15～20份、石墨增碳剂4～7份、孕育剂2.2～2.5份和稀土镁合金球化剂0.6～0.9份。
优先的，一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其原料按照重量组分计为：废钢53份、生铁17份、石墨增碳剂6份、孕育剂2.4份和稀土镁合金球化剂0.8份。
优先的，所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为：硅30％-35％、钙2％-2.5％、铬0.4％-0.7％、钨0.2％-0.4％、锰0.3％-0.5％、锑0.1％-0.3％余量为铁。
优先的，所述废钢中按照质量百分比计含有以下成分：碳占0.16-0.22％、硅占0.25-0.27％、锰占0.33-0.42％、磷0.03-0.04％、硫0.02-0.04％、剩余为铁和不可避免的杂质。
优先的，一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其制备方法包括以下步骤：
a、将废钢与生铁用中频感应电炉在1450～1480℃下进行熔化，全部熔化后得到铁水并进行脱硫处理；
b、将和球化剂混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖一定量的孕育剂，冲入铁水总量的三分之二，完成球化处理和第一次孕育处理后，再冲入剩余总量三分之一的铁水，将剩下的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件；
c、将步骤b中铸件升温至900-920℃，保温4h，以6℃/min的速度降温至650-700℃，保温3h，空冷至室温；将空冷后的铸件升温至900-920℃，以15℃/min的速度降温至400-450℃，空冷至室温后进行消除应力退火，即得抗氧化耐磨球墨铸铁。
优先的，所述步骤b中第一次孕育处理与第二次孕育处理的孕育剂用量为3：2。
(三)有益效果
1、本发明的球墨铸铁内部组织和表面组织分布均匀、致密，球墨铸铁表面硬度高、强度高、具有良好韧性、耐氧化性以及抗磨性，且制备成本低，材料的利用率高，制备工艺简单，使用寿命长。
2、本发明使用的孕育剂防白口效果显著，持续时间长，在加入量少的情况下也有很好的孕育效果，孕育剂通过两次加入既有脱硫脱氧的作用，又可改善断面的球化状态，还可以细化球墨的尺寸，形成稳定的晶相，提高材料的抗氧化性以及使用寿命；孕育剂中含有硅，能在高温下促进铸铁形成致密的二氧化硅氧化膜层，有效阻止氧离子向铸件内部的渗透侵入，防止进一步氧化，从而能使铸件抗氧化生长性能大大提高；孕育剂中加入钨及铬，可以提高球墨铸铁的强度及塑性，加入适量的锑可以增加球墨的数量及球化率。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其原料按照重量组分计为：废钢50份、生铁15份、石墨增碳剂5份、孕育剂2.2份和稀土镁合金球化剂0.6份。
其制备方法包括以下步骤：
a、将废钢与生铁用中频感应电炉在1450℃下进行熔化，全部熔化后得到铁水并进行脱硫处理；
b、将和球化剂混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖一定量的孕育剂，冲入铁水总量的三分之二，完成球化处理和第一次孕育处理后，再冲入剩余总量三分之一的铁水，将剩下的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件；
c、将步骤b中铸件升温至900℃，保温4h，以6℃/min的速度降温至650℃，保温3h，空冷至室温；将空冷后的铸件升温至900℃，以15℃/min的速度降温至400℃，空冷至室温后进行消除应力退火，即得实施例1抗氧化耐磨球墨铸铁。
实施例2：
一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其原料按照重量组分计为：废钢51份、生铁16份、石墨增碳剂4份、孕育剂2.3份和稀土镁合金球化剂0.7份。
其制备方法包括以下步骤：
a、将废钢与生铁用中频感应电炉在1460℃下进行熔化，全部熔化后得到铁水并进行脱硫处理；
b、将和球化剂混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖一定量的孕育剂，冲入铁水总量的三分之二，完成球化处理和第一次孕育处理后，再冲入剩余总量三分之一的铁水，将剩下的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件；
c、将步骤b中铸件升温至910℃，保温4h，以6℃/min的速度降温至660℃，保温3h，空冷至室温；将空冷后的铸件升温至910℃，以15℃/min的速度降温至410℃，空冷至室温后进行消除应力退火，即得实施例2抗氧化耐磨球墨铸铁。
实施例3：
一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其原料按照重量组分计为：废钢52份、生铁17份、石墨增碳剂5份、孕育剂2.5份和稀土镁合金球化剂0.8份。
其制备方法包括以下步骤：
a、将废钢与生铁用中频感应电炉在1470℃下进行熔化，全部熔化后得到铁水并进行脱硫处理；
b、将和球化剂混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖一定量的孕育剂，冲入铁水总量的三分之二，完成球化处理和第一次孕育处理后，再冲入剩余总量三分之一的铁水，将剩下的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件；
c、将步骤b中铸件升温至920℃，保温4h，以6℃/min的速度降温至670℃，保温3h，空冷至室温；将空冷后的铸件升温至920℃，以15℃/min的速度降温至420℃，空冷至室温后进行消除应力退火，即得实施例3抗氧化耐磨球墨铸铁。
实施例4：
一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其原料按照重量组分计为：废钢54份、生铁19份、石墨增碳剂6份、孕育剂2.4份和稀土镁合金球化剂0.8份。
其制备方法包括以下步骤：
a、将废钢与生铁用中频感应电炉在1480℃下进行熔化，全部熔化后得到铁水并进行脱硫处理；
b、将和球化剂混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖一定量的孕育剂，冲入铁水总量的三分之二，完成球化处理和第一次孕育处理后，再冲入剩余总量三分之一的铁水，将剩下的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件；
c、将步骤b中铸件升温至920℃，保温4h，以6℃/min的速度降温至700℃，保温3h，空冷至室温；将空冷后的铸件升温至920℃，以15℃/min的速度降温至450℃，空冷至室温后进行消除应力退火，即得实施例4抗氧化耐磨球墨铸铁。
实施例5：
一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其原料按照重量组分计为：废钢55份、生铁20份、石墨增碳剂7份、孕育剂2.5份和稀土镁合金球化剂0.9份。
其制备方法包括以下步骤：
a、将废钢与生铁用中频感应电炉在1470℃下进行熔化，全部熔化后得到铁水并进行脱硫处理；
b、将和球化剂混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖一定量的孕育剂，冲入铁水总量的三分之二，完成球化处理和第一次孕育处理后，再冲入剩余总量三分之一的铁水，将剩下的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件；
c、将步骤b中铸件升温至910℃，保温4h，以6℃/min的速度降温至680℃，保温3h，空冷至室温；将空冷后的铸件升温至910℃，以15℃/min的速度降温至450℃，空冷至室温后进行消除应力退火，即得实施例5抗氧化耐磨球墨铸铁。
实施例6：
一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其原料按照重量组分计为：废钢53份、生铁17份、石墨增碳剂6份、孕育剂2.4份和稀土镁合金球化剂0.8份。
其制备方法包括以下步骤：
a、将废钢与生铁用中频感应电炉在1480℃下进行熔化，全部熔化后得到铁水并进行脱硫处理；
b、将和球化剂混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖一定量的孕育剂，冲入铁水总量的三分之二，完成球化处理和第一次孕育处理后，再冲入剩余总量三分之一的铁水，将剩下的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件；
c、将步骤b中铸件升温至900℃，保温4h，以6℃/min的速度降温至650℃，保温3h，空冷至室温；将空冷后的铸件升温至900℃，以15℃/min的速度降温至400℃，空冷至室温后进行消除应力退火，即得实施例6抗氧化耐磨球墨铸铁。
综上，将传统的球墨铸铁及其制备方法作为对照组，采用本发明一种抗氧化耐磨球墨铸铁及其制备方法作为实验组，将对照组与本发明实施例1-6的所制备的球墨铸铁做对比。在相同的条件下，得到各项的指标数据如下表：
由表可知，实施例1-6的所制备的球墨铸铁表面硬度高，且具有良好耐氧化性以及抗磨性，其中实施例6的效果最为明显。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其特征在于，其原料按照重量组分计为：废钢50～55份、生铁15～20份、石墨增碳剂4～7份、孕育剂2.2～2.5份和稀土镁合金球化剂0.6～0.9份。
2.如权利要求1所述的一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其特征在于，其特征在于，其原料按照重量组分计：废钢53份、生铁17份、石墨增碳剂6份、孕育剂2.4份和稀土镁合金球化剂0.8份。
3.如权利要求1所述的一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其特征在于，其特征在于，所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为：硅30％-35％、钙2％-2.5％、铬0.4％-0.7％、钨0.2％-0.4％、锰0.3％-0.5％、锑0.1％-0.3％余量为铁。
4.如权利要求1所述的一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其特征在于，其特征在于，所述废钢中按照质量百分比计含有以下成分：碳占0.16-0.22％、硅占0.25-0.27％、锰占0.33-0.42％、磷0.03-0.04％、硫0.02-0.04％、剩余为铁和不可避免的杂质。
5.如权利要求1所述的一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
a、将废钢与生铁用中频感应电炉在1450～1480℃下进行熔化，全部熔化后得到铁水并进行脱硫处理；
b、将和球化剂混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖一定量的孕育剂，冲入铁水总量的三分之二，完成球化处理和第一次孕育处理后，再冲入剩余总量三分之一的铁水，将剩下的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件；
c、将步骤b中铸件升温至900-920℃，保温4h，以6℃/min的速度降温至650-700℃，保温3h，空冷至室温；将空冷后的铸件升温至900-920℃，以15℃/min的速度降温至400-450℃，空冷至室温后进行消除应力退火，即得抗氧化耐磨球墨铸铁。
6.如权利要求5所述的一种抗氧化耐磨球墨铸铁，其特征在于，所述步骤b中第一次孕育处理与第二次孕育处理的孕育剂用量为3：2。
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