CN101333618B

CN101333618B - 厚壁球墨铸铁的长效综合处理工艺

Info

Publication number: CN101333618B
Application number: CN2008100406289A
Authority: CN
Inventors: 杨弋涛; 李晓辉; 谢楷; 邵光杰
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2028-07-16
Also published as: CN101333618A

Abstract

本发明涉及一种厚壁球墨铸铁的长效综合处理工艺。该工艺是将球墨铸铁专用生铁料和适量的废钢放置于中频感应炉中，在1350～1450℃下按常规方法熔炼；加入0.1～2.0％的Cu；然后在球化包内加入1～5％的球化剂使石墨球化，球化剂成分为：Mg10.0～12.0％，稀土2.0～3.0％，Si 40.0～45.0％，Ca 2.5～3.0％，Ba 2.5～2.9％，Al＜1.5％，Fe为余量；在浇铸包内预先放入0.1～1％的孕育剂并将铁液倒入浇铸包内，孕育剂成分为：Si 70.0～75.0％，Ca 0.5～0.6％，Al＜1.5％，Bi 1.0～1.2％，Fe为余量，最后浇铸铸件。本发明工艺的优点是：改善石墨的形态，减少畸变石墨，使厚壁球铁的球化率明显得到改善，显著提高铸件的综合力学性能。

Description

厚壁球墨铸铁的长效综合处理工艺

技术领域

本发明涉及一种厚壁球墨铸铁的长效综合处理工艺，属于铸铁材料技术领域。

背景技术

厚壁球墨铸铁与一般中、薄壁的铸件相比，存在许多不同而且更为复杂的问题。厚壁铸铁因冷却速度缓慢，导致它在凝固过程中的共晶时间长，而出现石墨畸变、球数减少、组织粗大、成分偏析及石墨漂浮等问题。其中异常石墨问题曾吸引了许多学者进行过大量的研究。由于金属的结晶总是在过冷的液相中发生的，而过冷是影响相变驱动力的决定性因素，从而影响晶体生长形态。石墨成球的过冷度(ΔT)一般在29-35℃以上，控制石墨按球状方式生长的工艺措施主要有对化学成分及冷却速度的控制。但在正常的铸造条件下仅从冷却速度去满足球化所需的过冷度是十分困难的，因此，必须从合金的成分寻找提高过冷的途径。改善球墨铸铁力学性能的主要方法包括适当加快铸件的凝固速度、减少共晶时间以及加入合金元素设法影响其共晶过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对厚壁球墨铸铁的长效综合处理工艺，增加石墨球的数量，改善铸件的球化率，提高其力学性能。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种厚壁球墨铸铁的长效综合处理工艺，其特征在于该工艺具有以下步骤：

1)将球墨铸铁专用生铁料和适量的废钢放置于中频感应炉中，在1350～1450℃下按常规方法熔炼；

2)当生铁和废钢全部融化后，将占铁液重量0.1～2.0％的Cu加入铁液，待Cu全部熔化后保持一分钟，以保证Cu在铁液中扩散均匀；

3)将占铁液重量1～5％的球化剂放入球化包内，球化剂成分为：Mg10.0～12.0％，稀土2.0～3.0％，Si 40.0～45.0％，Ca 2.5～3.0％，Ba 2.5～2.9％，Al＜1.5％，Fe为余量，在1350～1450℃下将铁液倒入球化包内；在浇铸包内预先放入占铁液重量0.1～1％的孕育剂，孕育剂成分为：Si 70.0～75.0％，Ca 0.5～0.6％，Al＜1.5％，Bi 1.0～1.2％，Fe为余量，再将球化后的铁液倒入浇铸包内；最后，将浇铸包内铁液浇铸成铸件。

所述的稀土为La、Ce、Pr、Nd、或混合稀土。

本发明的球化剂、孕育剂设计成分配方及综合处理工艺的理论依据如下：

Mg元素是球铁球化的关键元素，Mg量不足将会造成球化不良。厚壁球铁由于凝固时间长造成Mg的烧损比较严重，因此增加Mg的残留量对保证石墨球化具有良好的作用。

稀土元素(RE)具有脱硫去气，净化铁水，使镁的球化作用得到充分的发挥，起到球化或间接球化的作用；和微量元素形成高熔点的化合物，既中和了微量元素的有害作用，又可以提供一定的异质核心。但是，在厚壁球铁中过量的稀土残余量将导致石墨形态恶化，导致石墨畸变。

Bi的加入可以防止石墨畸变，并且明显增加石墨球数；另外，Bi的加入增加了铁素体的量，从而改善了石墨的球化率，使铸件的力学性能得到提高。

Cu在共晶阶段提高了稳定系共晶温度，降低了次稳定系共晶温度，因此促进了石墨化。由于铜在共晶后期偏析在石墨球的周围，防止了异常石墨的形成。

附图说明

图1为未使用本发明，经市场销售的球化孕育处理剂处理后的石墨形态。

图2为经本发明厚壁球墨铸铁的长效综合处理工艺处理后的石墨形态。

图3为同一包600Kg铁水分别经两种方法综合处理后，浇铸“转向节”铸件，其石墨球化率及衰退情况的对比。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施例进行详细描述。

实施例1

本实施例中在相同浇铸环境下，采用两种球化、孕育处理剂，即市场销售的球化孕育处理剂和本发明的球化孕育处理剂，浇铸一批汽车用“转向节”球墨铸铁铸件。具体工艺过程和步骤如下：

将球墨铸铁专用生铁料和适量的废钢放置于中频感应炉中，在1450℃下按常规方法熔炼；当生铁和废钢全部融化后，将占铁液重量0.2％的Cu加入铁液，待Cu全部熔化后保持一分钟，以保证Cu在铁液中扩散均匀。

将占铁液重量2％的球化剂放入球化包内，球化剂成分为：Mg 12.0％，稀土2.5％，Si 45.0％，Ca 3.0％，Ba 2.5％，Al 1.0％，Fe为余量，在1450℃下将铁液倒入球化包内；在浇铸包内预先放入占铁液重量0.4％的孕育剂，孕育剂成分为：Si 75.0％，Ca0.5％，Al＜1.0％，Bi 1.2％，Fe为余量，再将球化后的铁液倒入浇铸包内；最后，将浇铸包内铁液浇铸成“转向节”铸件。

通过图1和图2对比可以看出，经过同样的工艺处理后，市场销售的球化孕育处理剂石墨形态很差，出现了“碎块状、三角状等”不规则形态。这些石墨形态造成铸件力学性能变差；而经过本发明处理方法后石墨形态圆整，颗粒均匀且数量多。图3是对“转向节”铸件同一位置取样(每个试样采集五个不同视野)金相观察后，利用计算机进行“球化率和石墨球数”定量分析统计结果。从图3a中可以看出，经长效处理后球化率要比市场销售的球化孕育处理剂高出很多，特别在浇铸到第3箱时球化率要高出14％，而此时市场销售的处理剂球化效果开始下降。同时通过图3b可知，经长效处理后石墨球数要比市场销售的要高出90～100％，并且球数稳定，没有出现孕育衰退现象。

同时，经过力学性能测定可知，该“转向节”的室温冲击功，由经市场销售的产品生产铸件的94J升高到由经本发明处理后109J；延伸率也由7.7％提高到14％。

Claims

1.一种厚壁球墨铸铁的长效综合处理工艺，其特征在于该工艺具有以下步骤：

2.按权利要求1所述的厚壁球墨铸铁的长效综合处理工艺，其特征在于所述的稀土为La、Ce、Pr、Nd或混合稀土。