CN102260817A - 高强度耐高温耐腐蚀铸铁及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度耐高温耐腐蚀铸铁，按重量百分比由如下组分组成：C：2.7-2.9%、Si：1.5-1.8%、Mn：0.6-0.8%、Al：4.0-6.0%、Cu：1.5-1.8%、Mo：0.4-0.5%、Cr：1.0-2.0%，余量为Fe；其中P的含量≤0.05%，S的含量≤0.05%。采用上述技术方案的铸铁在具备高强度的同时还具备良好的耐高温性能、耐腐蚀的性能。本发明还公开了该铸铁的制造方法。

Description

高强度耐高温耐腐蚀铸铁及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种特种铸铁，特别涉及一种高强度耐高温耐腐蚀铸铁；本发明还涉及该铸铁的制造方法。

背景技术

目前，特种铸铁的应用越来越广泛，所述特种铸铁包含高强度、耐高温、耐腐蚀铸铁等多种铸铁。但是，传统的特种铸铁性能单一，不能同时满足铸铁对高强度、耐高温以及耐腐蚀的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：提供一种有很高的耐高温耐腐蚀性能，且具有高强度的高强度耐高温耐腐蚀铸铁；本发明进一步要解决的技术问题在于：提供该铸铁的制造方法。

为了达到上述目的，本发明的高强度耐高温耐腐蚀铸铁采用的技术方案为：

高强度耐高温耐腐蚀铸铁，其特征在于按重量百分比由如下组分组成：C：2.7-2.9%、Si：1.5-1.8%、Mn：0.6-0.8%、Al：4.0-6.0%、Cu：1.5-1.8%、Mo：0.4-0.5%、Cr：1.0-2.0%，余量为Fe；其中P的含量≤0.05%，S的含量≤0.05%。

采用上述技术方案，本发明的高强度耐高温耐腐蚀铸铁相对于现有技术达到了如下有益效果：

使铝的含量达到4.0-6.0%左右、Mo的含量达到0.4-0.5%，可以提高铸铁的耐腐蚀性；加入1.0-2.0%的铬元素，并且使铝含量在4-6%，可以使铸铁的耐高温性能能大幅度提高；在铸铁中加入1.5-1.8%铜元素可降低铸铁的硬度，提高强度和韧性，改善切屑加工性能，同时也能提高铸件的耐腐蚀性能；P和S作为铸铁中的有害元素，需要将含量限制在0.05%以下。同时所有加入的合金元素都能大幅度提高铸铁的强度。

为了制备上述铸铁，本发明的制造方法采用的技术方案包含如下工序：

A．原料配置工序：按重量份数配置炉料，炉料包含：35-45份Z14#生铁、30-40份HT250回炉料、20-30份废钢、3.0-3.5份铬铁合金、0.7-0.8份钼铁合金、1.5-1.8份纯铜、6-8份铝锭；还按重量份数配置0.5-0.7份孕育剂；

B．熔炼、冶炼工序：熔化炉料，炉料全部熔化之后，调整元素成分，然后升温至1450-1480℃出炉；

C．孕育工序：铁液出炉后，加入孕育剂，并在铁液表面均匀撒上珍珠岩静置2-3分钟；

D．浇注工序：孕育之后进行铸件的浇注。

由于铝锭的熔点很低，烧损较大，因此为了减少铝锭的烧损，作为上述制造方法的一种优选，在工序B熔化炉料时，先熔化铝锭以外的其他炉料，待其他炉料全部熔化之后加入铝锭熔化。

由于高强度耐高温耐腐蚀铸铁导热性差，收缩率大，制成铸件时易产生开裂，因而为了克服这些缺陷，作为上述制造方法的另一种优选，在工序D之后，还有

E．退火工序：使浇注的铸件温度降至700℃-750℃之间，随后将铸件从砂型中取出，放入预热至750℃的热处理炉内，重新加热至850℃-900℃保温2-4小时，然后以35℃/h的速率冷却至室温出炉。

作为对该制造方法的一种改进，所述方法采用的熔炉是中频感应电炉。

中频感应电炉具有熔化效率高，节电效果好，金属成份均匀，升温快，温度容易控制等优点，同时使用中频感应电炉时，炉料烧损少，可以进一步减少铝锭的烧损。

为了提高熔化效率，根据电炉炉膛的炉温分布特点，提出上述改进的技术方案的一种优选，在工序B熔化炉料时，先在电炉的炉底铺上一层Z14#生铁，以铺满炉底为准，然后以40%功率开炉，5-10分钟之后将电炉功率提升至90%以上，在炉料熔化过程中不断添加剩余的Z14#生铁，以及HT250回炉料、废钢、纯铜、钼铁合金以及铬铁合金，待上述炉料全部熔化后加入铝锭熔化。

采用该优选的技术方案，可以提高铸铁的生产效率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，如无特殊说明，下述实施例中所有份数与百分数均按重量计算。

首先对下述实施例中使用的原料的组分及含量进行说明，但下述原料的组分及含量并不造成对本发明的限制：

Z14#生铁：C：4.19%，Si：1.46%，Mn：0.76%，P：0.04%，S：0.036%。

HT250回炉料：C：3.2%，Si：1.8%，Mn：0.96%，P：0.06%，S：0.058%。

废钢：C：0.15%，Si：0.35%，Mn：0.05%，P：0.05%，S：0.05%。

75#硅铁：Si：75%，余量为Fe。

铬铁合金：Cr：50%，余量为Fe。

钼铁合金：Mo：60%，余量为Fe。

在下述实施例中，使用75#硅铁作为孕育剂。

在下述实施例中，使用中频感应电炉作为熔炼的熔炉。

实施例1：

A．按重量份数配置炉料，炉料包含：35份Z14#生铁、30份HT250回炉料、20份废钢、3.0份铬铁合金、0.7份钼铁合金、1.5份纯铜、6份铝锭；还按重量份数配置0.5份孕育剂；

B．熔炼、冶炼工序：

先在电炉的炉底铺上一层Z14#生铁，以铺满炉底为准，然后以40%功率开炉，5分钟之后将电炉功率提升至90%，在炉料熔化过程中不断添加剩余的Z14#生铁，以及HT250回炉料、废钢、纯铜、钼铁合金以及铬铁合金，待上述炉料全部熔化后加入铝锭熔化。炉料全部熔化之后，调整元素成分，然后升温至1450℃出炉；

C．孕育工序：铁液出炉后，加入孕育剂，并在铁液表面均匀撒上1%的珍珠岩静置2分钟；

D．浇注工序：孕育之后进行铸件的浇注。

本实施例制得的铸铁按重量百分比由如下组分组成：C：2.7%、Si：1.5%、Mn：0.6%、Al：4.0%、Cu：1.5%、Mo：0.4%、Cr：1.0%，余量为Fe；其中P的含量为0.03%，S的含量为0.03%。

实施例2：

A．按重量份数配置炉料，炉料包含：炉料包含：40份Z14#生铁、35份HT250回炉料、25份废钢、3.2份铬铁合金、0.77份钼铁合金、1.65份纯铜、7.1份铝锭；还按重量份数配置0.6份孕育剂；

B．熔炼、冶炼工序：

先在电炉的炉底铺上一层Z14#生铁，以铺满炉底为准，然后以40%功率开炉，5分钟之后将电炉功率提升至90%，在炉料熔化过程中不断添加剩余的Z14#生铁，以及HT250回炉料、废钢、纯铜、钼铁合金以及铬铁合金，待上述炉料全部熔化后加入铝锭熔化。炉料全部熔化之后，调整元素成分，然后升温至1470℃出炉；

C．孕育工序：铁液出炉后，加入孕育剂，并在铁液表面均匀撒上1%的珍珠岩静置1.5分钟；

D．浇注工序：孕育之后进行铸件的浇注。

本实施例制得的铸铁按重量百分比由如下组分组成：C：2.8%、Si：1.7%、Mn：0.7%、Al：5.0%、Cu：1.6%、Mo：0.45%、Cr：1.5%，余量为Fe；其中P的含量为0.04%，S的含量为0.04%。

实施例3：

A．按重量份数配置炉料，炉料包含：45份Z14#生铁、40份HT250回炉料、30份废钢、3.5份铬铁合金、0.8份钼铁合金、1.8份纯铜、8份铝锭；还按重量份数配置0.7份孕育剂；

B．熔炼、冶炼工序：

先在电炉的炉底铺上一层Z14#生铁，以铺满炉底为准，然后以40%功率开炉，10分钟之后将电炉功率提升至90%，在炉料熔化过程中不断添加剩余的Z14#生铁，以及HT250回炉料、废钢、纯铜、钼铁合金以及铬铁合金，待上述炉料全部熔化后加入铝锭熔化。炉料全部熔化之后，调整元素成分，然后升温至1480℃出炉；

C．孕育工序：铁液出炉后，加入孕育剂，并在铁液表面均匀撒上2%的珍珠岩静置3分钟；

D．浇注工序：孕育之后进行铸件的浇注。

本实施例制得的铸铁按重量百分比由如下组分组成：C：2.9%、Si：1.8%、Mn：0.8%、Al：6.0%、Cu：1.8%、Mo：0.5%、Cr：2.0%，余量为Fe；其中P的含量为0.05%，S的含量为0.05%。

对实施例1-3制得的铸铁按照GB/T 9439-1988标准、GB/T 9437-2009 标准、以及GB/T 8491-1987 标准进行检测，其各种技术指标如下：

实施例1：抗拉强度：399MPa、硬度：237HBV、耐热实验数据：850~1000℃、最小挠度：0.66fmm；

实施例2：抗拉强度：389MPa、硬度：228HBV、耐热实验数据：850~1000℃、最小挠度：0.68fmm；

实施例3：抗拉强度：385MPa、硬度：219HBV、耐热实验数据：850~1000℃、最小挠度：0.69fmm。

由于高强度耐高温耐腐蚀铸铁导热性差，收缩率大，制成铸件时易产生开裂，因而为了克服这些缺陷，还要进行消除内应力的退火。

实施例4：

重复实施例1，在工序D之后还有

E．退火工序：使浇注的铸件温度降至700℃，随后将铸件从砂型中取出，放入预热至750℃的热处理炉内，重新加热至900℃保温2小时，然后以35℃/h的速率冷却至室温出炉。

实施例5：

重复实施例2，在工序D之后还有

E．退火工序：使浇注的铸件温度降至730℃，随后将铸件从砂型中取出，放入预热至750℃的热处理炉内，重新加热至880℃保温3小时，然后以35℃/h的速率冷却至室温出炉。

实施例6：

重复实施例3，在工序D之后还有

E．退火工序：使浇注的铸件温度降至750℃，随后将铸件从砂型中取出，放入预热至750℃的热处理炉内，重新加热至850℃保温4小时，然后以35℃/h的速率冷却至室温出炉。

经过退火工序的铸铁的开裂率明显降低。

表1给出了未经过退火工序的实施例1-3的铸铁以及经过退火工序的实施例4-6的铸铁的开裂率：

表1

	开裂率（%）		开裂率（%）
				实施例1：	11	实施例4：	1
实施例2：	11	实施例5：	2
				实施例3：	12	实施例6：	1

开裂率是指：重复操作该实施例的方法制造铸铁，开裂铸铁的数量/制造的铸铁的总量的百分比数据。

上面结合具体实施方式对本发明做了详细的说明，但本发明并不限于此，任何本技术领域的技术人员在所具备的知识范围内，在不违背本发明宗旨的前提下，可以对本发明作出各种变形与修改。

Claims (7)

1.高强度耐高温耐腐蚀铸铁，其特征在于按重量百分比由如下组分组成：C：2.7-2.9%、Si：1.5-1.8%、Mn：0.6-0.8%、Al：4.0-6.0%、Cu：1.5-1.8%、Mo：0.4-0.5%、Cr：1.0-2.0%，余量为Fe；其中P的含量≤0.05%，S的含量≤0.05%。

2.根据权利要求1所述的高强度耐高温耐腐蚀铸铁的制造方法，其特征在于包含如下工序：

A．原料配置工序：按重量份数配置炉料，炉料包含：35-45份Z14#生铁、30-40份HT250回炉料、20-30份废钢、3.0-3.5份铬铁合金、0.7-0.8份钼铁合金、1.5-1.8份纯铜、6-8份铝锭；还按重量份数配置0.5-0.7份孕育剂；

B．熔炼、冶炼工序：熔化炉料，炉料全部熔化之后，调整元素成分，然后升温至1450-1480℃出炉；

C．孕育工序：铁液出炉后，加入孕育剂，并在铁液表面均匀撒上珍珠岩静置2-3分钟；

D．浇注工序：孕育之后进行铸件的浇注。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于：在工序B熔化炉料时，先熔化铝锭以外的其他炉料，待其他炉料全部熔化之后加入铝锭熔化。

4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于：在工序C，珍珠岩的加入量为按重量百分比1-2%。

5.根据权利要求2-4任一项所述的制造方法，其特征在于：在工序D之后，还有

E．退火工序：使浇注的铸件温度降至700℃-750℃，随后将铸件从砂型中取出，放入预热至750℃的热处理炉内，重新加热至850℃-900℃保温2-4小时，然后以35℃/h的速率冷却至室温出炉。

6.根据权利要求2-4任一项所述的制造方法，其特征在于：所述方法采用的熔炉是中频感应电炉。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：在工序B熔化炉料时，先在电炉的炉底铺上一层Z14#生铁，以铺满炉底为准，然后以40%功率开炉，5-10分钟之后将电炉功率提升至90%以上，在炉料熔化过程中不断添加剩余的Z14#生铁，以及HT250回炉料、废钢、纯铜、钼铁合金以及铬铁合金，待上述炉料全部熔化后加入铝锭熔化。