CN101698921A - 一种耐磨球墨铸铁及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨球墨铸铁及其制备方法，所述的铸铁含有以下重量百分比的化学元素：C：3.5-3.7％；Si：2.8-3.3％；Mn：≤0.5％；S：＜0.02％；P：0.15-0.4％；余量为铁。其制备方法包括配料工序、熔炼工序、炉前处理工序。本发明与现有技术相比，利用稀土元素来获得均匀、连续分布、硬度高且不降低铸铁的延伸率的二元磷共晶组织的球墨铸铁，所述的球墨铸铁特别适用于输送固态粉粒状物质。

Description

一种耐磨球墨铸铁及其制备方法

技术领域

本发明属于球墨铸铁及其制备方法，特别属于耐磨球墨铸铁及其制备方法。

背景技术

现铸铁管件多用铁素体球墨铸铁来生产，其生产是用球铁生铁或低含硫、磷量和生铁配以少量废钢作为原材料来生产。铁素体球墨铸铁机械性能为：抗拉强度大于400Mpa，延伸率大于10％，但其硬度较低，一般情况下，铸态的布氏硬度为160-210度，因此耐磨性能较差。

发明内容

本发明所要解决的第1个技术问题是提供一种耐磨的球墨铸铁。

本发明所要解决的第2个技术问题是上述球墨铸铁的制备方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：一种耐磨的球墨铸铁，使用专用的球化剂和孕育剂改变磷在铸铁的形状及分布，使球墨铸铁中较软的基体组织均匀分布着磷共晶的硬质相，从而达到提高其耐磨性的目的，所述的铸铁含有以下重量百分比的化学元素：C：3.5-3.7％；Si：2.8-3.3％；Mn：≤0.5％；S：＜0.02％；P：0.15-0.4％；余量为铁。

为了增强球墨铸铁的耐磨性，还可在球墨铸铁中加入重量百分含量为0.2-0.5的铬元素，以强化铁素体。

本发明的制备方法为：包括配料工序、熔炼工序、炉前处理工序：

所述的炉前处理工序为：将称量好的球化剂倒入浇包中堤坝的一侧，舂紧后将总重量60-70％的孕育剂均匀地覆盖在球化剂上，并均匀撒上珍珠岩，先冲入总重量70-80％的铁液，待球化反应结束后，再冲入其余铁液，剩入的孕育剂随流冲入，完成球化、孕育处理，炉前浇注三角试块检测球化及孕育的结果，合格后方可浇注，孕育剂的总重量占铁液总重量的1.2-1.5％。

所述的孕育剂为稀土、硅、锶、铋复合孕育剂，含有以下物质及重量百分比：稀土：5-10％，硅：55-65％，锶：0.5-1％；钡：0.2-0.5％，余量为铁。

所述的球化剂含有以下物质及重量百分比：镁：4-5％，稀土8-10％，硅：45-55％，余量为铁。

所述的稀土为包头稀土。

一般来说，P对铸铁来说是有害元素，通常铸铁中磷的含量小于0.5％。这是由于当在含磷量大于0.5％时，由于磷的偏析，会产生不连续的三元磷共晶，使铸铁变脆。故在铸造生产中，一般都将磷作为有限害元素加以限制，特别是在铁素体球墨铸铁中，对磷的含量控制更加严格，优质的球铁生铁一般都会将磷的含量控制在0.05％以下。

众所周知，磷在的铸铁中危害主要表现在磷会在晶界处形成分布不均尺寸较大的的三元磷共晶，破坏晶界，从而使铸铁变脆，二元磷共晶虽然硬度也较高，但只要其能均匀分布在铁素体中，就会在较软的铁素体基体中生成硬质相，增加其耐磨性能。二元磷共晶是a-Fe与Fe₃P的共晶混合物，而三元磷共晶是由a-Fe+Fe₃P+Fe₃C组成，由二元磷共晶与三元磷共晶的结构可以看出，三元磷共晶含有Fe₃C，而混合稀土对磷共晶中的Fe₃C可以起到较好的变质作用，本发明就利用球化剂及孕育剂中稀土元素来改变磷共晶的形态、分布、大小而获得均匀、连续分布、硬度高且不降低铸铁的延伸率的二元磷共晶组织，以达到耐磨的目的。

为了使球墨铸铁具有较强的石墨化能力，铸铁的碳硅当量要选择上限；严格控制铸铁中合金元素的含量，锰的含量不能大于0.5％；

本发明与现有技术相比，利用稀土元素来获得均匀、连续分布、硬度高且不降低铸铁的延伸率的二元磷共晶组织的球墨铸铁，所述的球墨铸铁特别适用于输送固态粉粒状物质。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细的说明。

实施例所用的生铁重量百分成分为：C：≥3.5，Si：0.85-1.25，Mn：＜0.5，P：0.15-0.4，S：0.05。

实施例1：

耐磨球墨铸铁的制备方法：

1、配料工序：

分别称取占总重量60％生铁、10％的35号废钢，30％的回炉球铁。

2、熔炼工序：

采用工频电炉熔炼，按配料单将配好的原材料按顺序放入炉内熔化1500-1550℃出炉，进行炉前处理；

3、炉前处理工序：

所述的炉前处理工序为：将称量好的球化剂倒入浇包中堤坝的一侧，舂紧后将总重量60％的孕育剂均匀地覆盖在球化剂上，并均匀撒上珍珠岩，先冲入总重量70％的铁液，待球化反应结束后，再冲入其余铁液，剩入的孕育剂随流冲入，完成球化、孕育处理，炉前浇注三角试块检测球化及孕育的结果，合格后方可浇注，孕育剂的总重量占铁液总重量的1.2％。

所述的孕育剂为硅、锶、铋复合孕育剂，含有以下物质及重量百分比：稀土：5％，硅：55％，锶：0.5％；钡：0.2％，余量为铁。

所述的球化剂含有以下物质及重量百分比：镁量4％，稀土8％，硅55％，余量为铁。

球墨铸铁的重量百分成份为：C：3.5，Si：2.5，Mn：＜0.5，P：0.15，S：＜0.02。

实施例2：

耐磨球墨铸铁的制备方法：

除3、炉前处理工序：

所述的炉前处理工序为：将称量好的球化剂倒入浇包中堤坝的一侧，舂紧后将总重量65％的孕育剂均匀地覆盖在球化剂上，并均匀撒上珍珠岩，先冲入总重量75％的铁液，待球化反应结束后，再冲入其余铁液，剩入的孕育剂随流冲入，完成球化、孕育处理，炉前浇注三角试块检测球化及孕育的结果，合格后方可浇注，孕育剂的总重量占铁液总重量的1.4％。

所述的孕育剂为硅、锶、铋复合孕育剂，含有以下物质及重量百分比：稀土：5％，硅：65％，锶：0.5％；钡：0.4％，余量为铁。

所述的球化剂含有以下物质及重量百分比：镁量4.5％，稀土9％，硅为45％，余量为铁，外，其余与实施例1相同。

球墨铸铁的重量百分成份为：C：3.6，Si：2.6，Mn：＜0.5，P：0.3，S：＜0.02

实施例3：

除3、炉前处理工序：

所述的炉前处理工序为：将称量好的球化剂倒入浇包中堤坝的一侧，舂紧后将总重量70％的孕育剂均匀地覆盖在球化剂上，并均匀撒上珍珠岩，先冲入总重量80％的铁液，待球化反应结束后，再冲入其余铁液，剩入的孕育剂随流冲入，完成球化、孕育处理，炉前浇注三角试块检测球化及孕育的结果，合格后方可浇注，孕育剂的总重量占铁液总重量的1.5％。

所述的孕育剂为硅、锶、铋复合孕育剂，含有以下物质及重量百分比：稀土：10％，硅：55％，锶：0.8％；钡：0.5％，余量为铁。

所述的球化剂含有以下物质及重量百分比：镁量5％，稀土10％，硅量为50％，余量为铁，外，其余与实施例1相同。

球墨铸铁的化学重量成份为：C：3.7，Si：2.8，Mn：＜0.5，P：0.4，S：＜0.02。

实施例1-3的球墨铸铁的性能及金相组织如下：抗拉强度：500-580Mpa；延伸率：8-12％；硬度：180-220HBC；球化等级：1-2级；石墨大小：6-7级；石墨球数量：100球/mm²以上，磷的存在不仅对石墨球没有负面影响，而且石墨球的圆整度得到了改善，不仅在性能上超过QT500-7要求，而且在金相组织上也优于通常的球墨铸铁，耐磨性能得到了大大的改善，所制造的用于输送固态粉粒状物质的管道使用寿命达到了2-3年。

Claims (5)

1.一种耐磨的球墨铸铁，其特征在于：所述的铸铁含有以下重量百分比的化学元素：C：3.5-3.7％；Si：2.8-3.3％；Mn：≤0.5％；S：＜0.02％；P：0.15-0.4％；余量为铁。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨的球墨铸铁，其特征在于：在球墨铸铁中加入重量百分含量为0.2-0.5％的铬元素。

3.权利要求1所述的一种耐磨的球墨铸铁的制备方法，包括配料工序、熔炼工序、炉前处理工序，其特征在于：

所述的炉前处理工序为：将称量好的球化剂倒入浇包中堤坝的一侧，舂紧后将总重量60-70％的孕育剂均匀地覆盖在球化剂上，并均匀撒上珍珠岩，先冲入总重量70-80％的铁液，待球化反应结束后，再冲入其余铁液，剩入的孕育剂随流冲入，完成球化、孕育处理，炉前浇注三角试块检测球化及孕育的结果，合格后方可浇注，孕育剂的总重量占铁液总重量的1.2-1.5％。

4.根据权利要求3所述的一种耐磨的球墨铸铁的制备方法，其特征在于：

所述的孕育剂为稀土、硅、锶、铋复合孕育剂，含有以下物质及重量百分比：稀土：5-10％，硅：55-65％，锶：0.5-1％；钡：0.2-0.5％，余量为铁。

5.根据权利要求3所述的一种耐磨的球墨铸铁的制备方法，其特征在于：

所述的球化剂含有以下物质及重量百分比：镁：4-5％，稀土8-10％，硅：45-55％，余量为铁。