CN103361540B - 低合金高强度灰铸铁及其制备方法 - Google Patents
低合金高强度灰铸铁及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103361540B CN103361540B CN201310285504.8A CN201310285504A CN103361540B CN 103361540 B CN103361540 B CN 103361540B CN 201310285504 A CN201310285504 A CN 201310285504A CN 103361540 B CN103361540 B CN 103361540B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- low
- cast iron
- gray cast
- strength gray
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 91
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 90
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 61
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 176
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 78
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 26
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 claims description 25
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 claims description 24
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims description 22
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 22
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 22
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 22
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 19
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 13
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 claims description 10
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 8
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 24
- 239000010439 graphite Substances 0.000 abstract description 17
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 20
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 16
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 6
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N Furan Chemical compound C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MIDOFQRPAXDZET-UHFFFAOYSA-N [Si].[Sr] Chemical compound [Si].[Sr] MIDOFQRPAXDZET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XNDHSFNEIXEVAD-UHFFFAOYSA-N [Zr].[Si].[Zr].[Si] Chemical compound [Zr].[Si].[Zr].[Si] XNDHSFNEIXEVAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
本发明涉及一种低合金高强度灰铸铁，合金的组分及其质量百分比为：C：3.0%～3.4%，Si：1.8%～2.2%，Mn：0.8%～1.5%，P：≤0.05%，S：0.08%～0.13%，Cr：0.2%～1.0%，Cu：0.4%～0.6%，N：0.02%～0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质；其中，所述Mn、S和N的质量百分比含量符合Mn≥1.8×S+0.25%+20×N，本发明还涉及该低合金高强度灰铸铁的制备方法。本发明的低合金高强度灰铸铁强度高，金相组织以A型石墨为主，生产成本低，且切削性能良好。
Description
技术领域
本发明涉及一种灰铸铁材料以及生产该灰铸铁材料的工艺。
背景技术
高强度灰铸铁是国内外铸铁研究和生产者追求的主要目标，最典型的应用是大马力发动机机身铸件，如发动机缸体、缸盖等铸件，其对材质的要求既要有高的强度和硬度，同时也要有好的铸造性、切削性能，生产成本不能太高。随着优质生铁资源日益紧缺，目前，用户对灰铸铁材质的关键零部件的材料的质量和性能要求越来越高。
中国专利文献CN102690987（申请号为201210205058.0）公开了一种微合金化高强度合成灰铸铁及其铸造方法，包含以下化学成分，按质量百分比计，C：2.8~3.4%，Si：1.6~2.4%，Mn：0.5~1.2%，P：≤0.06%，S：0.03~0.12%，N：0.005~0.012%，Nb：0.2~0.6%，Zn：0.1~0.3%，Fe余量。该灰铸铁的合金成分中添加了微量的Nb、Zn和N，没有添加Cr和Cu。但是Zn本身就是很少用于灰铸铁生产的合金元素，且锌烟雾污染环境，Nb虽能起到细化晶粒的作用，但价格昂贵。
中国专利文献CN103074538（申请号为201310051945.1）公开了一种微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的制备方法，所述微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的重量百分比化学成分为：C：3.10～3.30，Si：1.90～2.50，Mn：0.20～0.40，P：0.02～0.04，S：0.08～0.11，Cr：0.20～0.30，Cu：0.50～0.60，Sn：0.02～0.05，RE：0.02～0.08，Ca：0.02～0.008，V：0.20～0.40，Ti：0.01～0.10，N：0.11～0.15，Zr：0.01～0.10。该灰铸铁所采用的合金材料种类较多，生产工艺控制相对难，且氮含量较高，可能会使铸件产生气孔等缺陷。
中国专利文献CN1718825（申请号为200510016878.5）公开了一种微合金化高强度灰铸铁包括C、Si、Mn、P、S、Cr、Cu和Sn等元素，添加了微量的V和N元素，其重量百分比化学成分为：C：2.92～3.48；Si：1.52～2.36；Mn：0.22～0.78；P：0.011～0.048；S：0.03～0.15；Cr：0.15～0.50；Cu：0.3～0.78；Sn：0.011～0.098；V：0～0.100；N：0～0.100。该灰铸铁的合金成分中Mn的含量较低，必须添加适量的Sn来起到细化晶粒，提升材质的强度和硬度的作用，但是由于对N的含量、S的含量和Mn的含量没有严格的控制，不能保证产品性能的稳定性，并且由于添加了Sn作为回炉料使用时产品性能的稳定性更加无法保证。
为了提高产品的竞争力和企业经济效益，迫切需要开发一种生产成本较低的新的低合金高强度灰铸铁材料，以满足客户对高强度灰铸铁的质量要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度，金相组织以A型石墨为主，生产成本低，且切削性能良好的低合金高强度灰铸铁，以及该低合金高强度灰铸铁的制备方法。
实现本发明目的的一个技术方案是一种低合金高强度灰铸铁，合金的组分及其质量百分比为：C：3.0%～3.4%，Si：1.8%～2.2%，Mn：0.8%～1.5%，P：≤0.05%，S：0.08%～0.13%，Cr：0.2%～1.0%，Cu：0.4%～0.6%，N：0.02%～0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质；其中，所述Mn、S和N的质量百分比含量符合Mn≥1.8×S+0.25%+20×N。
上述合金中的Cr的质量百分比含量为0.2%～0.8%。
上述合金中的Cr的质量百分比含量为0.25%～0.65%。
上述合金中的Cu的质量百分比含量为0.42%～0.57%。
上述合金中的C的质量百分比含量为3.12%～3.35%。
上述合金中的Mn的质量百分比含量为1.21%～1.5%。
上述低合金高强度灰铸铁的制备方法，包括以下具体步骤：
A.合金熔炼，根据合金的组分和含量进行配料，先将废钢装入炉内，待炉底形成熔池后加入增碳剂，进行高温静置、扒渣、保温、光谱成分分析，待熔炼温度回升至1460℃～1480℃时，加入硫铁、锰铁，待熔炼温度回升至1500℃以上时，加入氮化铬铁和硅铁；
B.出铁水和孕育处理，先在浇包的底部放入包底孕育剂，加完氮化铬铁和硅铁后迅速将炉内铁水一次性直接冲入浇包，当出铁水的质量占铁水总质量的1/3时，加入出铁随流孕育剂；
C.浇注，将孕育处理后的铁水浇注到铸型中，铁水浇注过程加入的浇注随流孕育剂。
上述步骤A中熔炼温度为1500℃～1550℃时进行高温静置、扒渣、保温、光谱成分分析。
上述包底孕育剂的加入量占铁水总质量的0.1%～0.3%，所述出铁随流孕育剂的加入量占加入铁水总质量的0.2%～0.5%，所述浇注随流孕育剂的加入量占加入铁水总质量的0.2%～0.5%。
上述步骤C中的浇注温度是1360℃～1420℃。
本发明具有积极的效果：
（1）本发明的低合金高强度灰铸铁采用较高碳当量，添加适量的Mn、Cr和Cu进行合金强化，合金成分中最为重要的是控制了S的含量，添加了适量的N，并且根据S和N的添加量，按照公式1.8×S+0.25%+20×N控制Mn的最低含量，适量的S可以有效的控制石墨的形态，适量的N可以固溶与基体中有效的提高基体的强度和硬度，通过严格S、N、Mn的含量关系和其他必要的合金成分，无需添加Ti、Nb等较为昂贵的合金元素即可使得灰铸铁达到相应的强度和硬度要求，满足了客户对高强度灰铸铁的质量要求，并且有效地控制了成本。
（2）本发明的低合金高强度灰铸铁的Mn的含量进一步控制在1.21%～1.5%这一较高的范围内，更有利于提升灰铸铁的强度和硬度。
（3）本发明的低合金高强度灰铸铁的Cr的含量控制在0.25%～0.65%，Cu的含量控制在0.42%～0.57%，C的含量控制在3.12%～3.35%有利于进一步地控制产品的质量。
（4）本发明的低合金高强度灰铸铁的制备方法使用全废钢增碳技术，即原材料主要是废钢和增碳剂，使用氮化铬铁添加N和Cr，使用硫铁进行增硫，使用包底孕育、出铁随流孕育和浇注随流孕育组成的的复合孕育方式，并且对各种合金添加的顺序、熔炼温度、出铁水温度、浇注温度、孕育的方式，孕育剂的用量做出了严格的要求，可以进一步的提升灰铸铁的强度和硬度达到较高的要求，从而保证产品的质量。
附图说明
图1是实施例1的低合金高强度灰铸铁制成φ30mm试棒时100X的石墨形态图。
图2是实施例1的低合金高强度灰铸铁制成φ30mm试棒时100X的金相组织图。
图3为实施例1的低合金高强度灰铸铁制成φ60mm试棒时100X的石墨形态图。
图4是实施例1的低合金高强度灰铸铁制成φ60mm试棒时100X的金相组织图。
图5是实施例1的低合金高强度灰铸铁制成φ90mm试棒时100X的石墨形态图。
图6是实施例1的低合金高强度灰铸铁制成φ90mm试棒时100X的金相组织图。
图7为实施例2的低合金高强度灰铸铁制成φ30mm试棒时100X的石墨形态图。
图8是实施例2的低合金高强度灰铸铁制成φ30mm试棒时100X的金相组织图。
图9为实施例2的低合金高强度灰铸铁制成φ60mm试棒时100X的石墨形态图。
图10是实施例2的低合金高强度灰铸铁制成φ60mm试棒时100X的金相组织图。
图11是实施例2的低合金高强度灰铸铁制成φ90mm试棒时100X的石墨形态图。
图12是实施例2的低合金高强度灰铸铁制成φ90mm试棒时100X的金相组织图。
具体实施方式
（实施例1）
本实施例的低合金高强度灰铸铁的合金组分及其质量百分比为C：3.13%，Si：2.02%，Mn：1.26%，P：0.03%，S：0.09%，Cr：0.47%，Cu：0.43%，N：0.031%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的低合金高强度灰铸铁的制备方法，包括以下具体步骤：
A.合金熔炼。
选用废钢、增碳剂、锰铁、氮化铬铁、铜、硫铁、硅铁为炉料，其用量分别是预计铁水总质量的96.5%、3%、0.8%、1%、1%、1%、1%。废钢的合金组分及其质量百分比为C：0.1%～0.2%，Si：0.15%～0.22%，Mn：0.2%～0.5%，P：≤0.03%，S：≤0.03%。
在中频感应电炉中进行熔炼，先将废钢装入炉内，待炉底形成熔池后加入增碳剂。铁水熔清后进行搅渣，使未溶解的增碳剂充分熔化。熔炼温度为1530℃时进行高温静置、扒渣、保温并进行快速光谱成分分析。待铁水温度回升至1460℃时，加入硫铁、锰铁。待熔炼温度回升至1500℃时，加入氮化铬铁和硅铁。
B.出铁水和孕育处理。
先在浇包的底部放入占铁水总质量的0.2%的包底孕育剂。包底孕育剂选用南京浦江合金公司的低铝硅钙钡孕育剂，组分及其质量百分比为Si：65%～72%，Ca：2.5%～3%，Ba：4.5%～5%，Al：<1%，余量为Fe。
加完氮化铬铁和硅铁后迅速将炉内铁水一次性直接冲入浇包，当出铁水的质量占铁水总质量的1/3时，在铁水正上方加入铁水总质量的0.3%的出铁随流孕育剂，进行出铁随流孕育，得到孕育处理后的铁水。出铁随流孕育剂选用埃肯公司的硅锶孕育剂，组分及其质量百分比为Si：73%～78%，Ca：<1%，Sr：0.6%～1.0%，Al：≤0.5%，余量为Fe。
铁水出完后，在浇包铁水表面进行搅拌扒渣。
C.浇注。
采用呋喃树脂砂造型。将孕育处理后的铁水浇注到铸型中，浇注温度是1420℃，铁水浇注过程加入铁水总质量的0.15%的浇注随流孕育剂。浇注随流孕育剂选用埃肯公司的硅锆硅锆孕育剂，组分及其质量百分比为Si：73%～78%，Ca：0.5%～2.0%，Zr：1.3%～1.8%，Al:1.0%～1.5,余量为Fe。
浇注结束后，待铸型冷却、开箱落砂清理，即制得低合金高强度灰铸铁铸件。
在浇注铸件时分别浇注φ30mm、φ60mm和φ90mm的试棒观察石墨情况和金相组织。
见图1及图2，φ30mm的试棒：石墨情况为100%ⅦA3/4/5；金相组织为珠光体+＜5%硬相；抗拉强度为390MPa，布氏硬度值为277。
见图3及图4，φ60mm的试棒石墨情况为100%ⅦA2/3/4/5；金相组织为珠光体+＜3%硬相；抗拉强度310MPa，HBW为238。
见图5及图6，φ90mm的试棒石墨情况为100%ⅦA2/3/4；金相组织为珠光体+＜2%硬相；抗拉强度275MPa，HBW为223。
（实施例2）
本实施例的低合金高强度灰铸铁的合金组分及其质量百分比为C：3.33%，Si：1.89%，Mn：0.83%，P：0.025%，S：0.086%，Cr：0.63%，Cu：0.50%，N：0.021%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的低合金高强度灰铸铁的制备方法，包括以下具体步骤
A.合金熔炼。
选用废钢、增碳剂、锰铁、氮化铬铁、铜、硫铁、硅铁为炉料，其用量分别是预计铁水总质量的96.5%、3%、0.8%、1%、1%、1%、1%。，废钢的合金组分及其质量百分比为C：0.1%～0.2%，Si：0.15%～0.22%，Mn：0.2%～0.5%，P：≤0.03%，S：≤0.03%。
在中频感应电炉中进行熔炼，先将废钢装入炉内，待炉底形成熔池后加入增碳剂。铁水熔清后进行搅渣，使未溶解的增碳剂充分熔化。熔炼温度为1540℃时进行高温静置、扒渣、保温并进行快速光谱成分分析。待铁水温度回升至1460℃时，加入硫铁、锰铁。待熔炼温度回升至1500℃时，加入氮化铬铁和硅铁。
B.出铁水和孕育处理。
先在浇包的底部放入占铁水总质量的0.25%的包底孕育剂。包底孕育剂选用南京浦江合金公司的低铝硅钙钡孕育剂，组分及其质量百分比为Si：65%～72%，Ca：2.5%～3%，Ba：4.5%～5%，Al：<1%，余量为Fe。
加完氮化铬铁和硅铁后迅速将炉内铁水一次性直接冲入浇包，当出铁水的质量占铁水总质量的1/3时，在铁水正上方加入铁水总质量的0.4%的出铁随流孕育剂，进行出铁随流孕育，得到孕育处理后的铁水。出铁随流孕育剂选用埃肯公司的硅锶孕育剂，组分及其质量百分比为Si：73%～78%，Ca：<1%，Sr：0.6%～1.0%，Al：≤0.5%，余量为Fe。
铁水出完后，在浇包铁水表面进行搅拌扒渣。
C.浇注。
采用呋喃树脂砂造型。将孕育处理后的铁水浇注到铸型中，浇注温度是1380℃，铁水浇注过程加入铁水总质量的0.2%的浇注随流孕育剂。浇注随流孕育剂选用埃肯公司的硅锆硅锆孕育剂，组分及其质量百分比为Si：73%～78%，Ca：0.5%～2.0%，Zr：1.3%～1.8%，Al:1.0%～1.5,余量为Fe。
浇注结束后，待铸型冷却、开箱落砂清理，即制得低合金高强度灰铸铁铸件。
在浇注铸件时分别浇注φ30mm、φ60mm和φ90mm的试棒观察石墨情况和金相组织。
见图7及图8，φ30mm的试棒石墨情况为100%ⅦA3/4/5；金相组织为珠光体+＜5%硬相；抗拉强度386MPa，HBW为279。
见图9及图10，φ60mm的试棒石墨情况为100%ⅦA2/3/4；金相组织为珠光体+＜3%硬相；抗拉强度302MPa，HBW为219。
见图11及图12，φ90mm的试棒石墨情况为100%ⅦA2/3/4；金相组织为珠光体+＜2%硬相；抗拉强度291MPa，HBW为236。
（实施例3）
本实施例的低合金高强度灰铸铁的合金组分及其质量百分比为C：3.15%，Si：2.16%，Mn：1.43%，P：0.017%，S：0.125%，Cr：0.26%，Cu：0.57%，N：0.042%，余量为Fe和不可避免的杂质。本实施例的低合金高强度灰铸铁的制备方法，包括以下具体步骤：
A.合金熔炼。
选用废钢、增碳剂、锰铁、氮化铬铁、铜、硫铁、硅铁为炉料，其用量分别是预计铁水总质量的96.5%、3%、0.8%、1%、1%、1%、1%。废钢的合金组分及其质量百分比为C：0.1%～0.2%，Si：0.15%～0.22%，Mn：0.2%～0.5%，P：≤0.03%，S：≤0.03%。
在中频感应电炉中进行熔炼，先将废钢装入炉内，待炉底形成熔池后加入增碳剂。铁水熔清后进行搅渣，使未溶解的增碳剂充分熔化。熔炼温度为1500℃时进行高温静置、扒渣、保温并进行快速光谱成分分析。待铁水温度回升至1470℃时，加入硫铁、锰铁。待熔炼温度回升至1500℃时，加入氮化铬铁和硅铁。
B.出铁水和孕育处理。
先在浇包的底部放入占铁水总质量的0.1%的包底孕育剂。包底孕育剂选用南京浦江合金公司的低铝硅钙钡孕育剂，组分及其质量百分比为Si：65%～72%，Ca：2.5%～3%，Ba：4.5%～5%，Al：<1%，余量为Fe。
加完氮化铬铁和硅铁后迅速将炉内铁水一次性直接冲入浇包，当出铁水的质量占铁水总质量的1/3时，在铁水正上方加入铁水总质量的0.2%的出铁随流孕育剂，进行出铁随流孕育，得到孕育处理后的铁水。出铁随流孕育剂选用埃肯公司的硅锶孕育剂，组分及其质量百分比为Si：73%～78%，Ca：<1%，Sr：0.6%～1.0%，Al：≤0.5%，余量为Fe。
铁水出完后，在浇包铁水表面进行搅拌扒渣。
C.浇注。
采用呋喃树脂砂造型。将孕育处理后的铁水浇注到铸型中，浇注温度是1360℃，铁水浇注过程加入铁水总质量的0.1%的浇注随流孕育剂。浇注随流孕育剂选用埃肯公司的硅锆硅锆孕育剂，组分及其质量百分比为Si：73%～78%，Ca：0.5%～2.0%，Zr：1.3%～1.8%，Al:1.0%～1.5,余量为Fe。
浇注结束后，待铸型冷却、开箱落砂清理，即制得低合金高强度灰铸铁铸件。
在浇注铸件时分别浇注φ30mm、φ60mm和φ90mm的试棒观察石墨情况和金相组织。石墨情况和金相组织与实施例1相似。（实施例4）
本实施例的低合金高强度灰铸铁的合金组分及其质量百分比为C：3.22%，Si：1.94%，Mn：1.03%，P：0.036%，S：0.113%，Cr：0.38%，Cu：0.51%，N：0.024%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的低合金高强度灰铸铁的制备方法，包括以下具体步骤：
A.合金熔炼。
选用废钢、增碳剂、锰铁、氮化铬铁、铜、硫铁、硅铁为炉料，其用量分别是预计铁水总质量的96.5%、3%、0.8%、1%、1%、1%、1%。废钢的合金组分及其质量百分比为C：0.1%～0.2%，Si：0.15%～0.22%，Mn：0.2%～0.5%，P：≤0.03%，S：≤0.03%。
在中频感应电炉中进行熔炼，先将废钢装入炉内，待炉底形成熔池后加入增碳剂。铁水熔清后进行搅渣，使未溶解的增碳剂充分熔化。熔炼温度为1550℃时进行高温静置、扒渣、保温并进行快速光谱成分分析。待铁水温度回升至1480℃时，加入硫铁、锰铁。待熔炼温度回升至1500℃时，加入氮化铬铁和硅铁。
B.出铁水和孕育处理。
先在浇包的底部放入占铁水总质量的0.3%的包底孕育剂。包底孕育剂选用南京浦江合金公司的低铝硅钙钡孕育剂，组分及其质量百分比为Si：65%～72%，Ca：2.5%～3%，Ba：4.5%～5%，Al：<1%，余量为Fe。
加完氮化铬铁和硅铁后迅速将炉内铁水一次性直接冲入浇包，当出铁水的质量占铁水总质量的1/3时，在铁水正上方加入铁水总质量的0.5%的出铁随流孕育剂，进行出铁随流孕育，得到孕育处理后的铁水。出铁随流孕育剂选用埃肯公司的硅锶孕育剂，组分及其质量百分比为Si：73%～78%，Ca：<1%，Sr：0.6%～1.0%，Al：≤0.5%，余量为Fe。
铁水出完后，在浇包铁水表面进行搅拌扒渣。
C.浇注。
采用呋喃树脂砂造型。将孕育处理后的铁水浇注到铸型中，浇注温度是1420℃，铁水浇注过程加入铁水总质量的0.2%的浇注随流孕育剂。浇注随流孕育剂选用埃肯公司的硅锆硅锆孕育剂，组分及其质量百分比为Si：73%～78%，Ca：0.5%～2.0%，Zr：1.3%～1.8%，Al:1.0%～1.5,余量为Fe。
浇注结束后，待铸型冷却、开箱落砂清理，即制得低合金高强度灰铸铁铸件。
在浇注铸件时分别浇注φ30mm、φ60mm和φ90mm的试棒观察石墨情况和金相组织。石墨情况和金相组织与实施例2相似。
（实施例5）
本实施例的低合金高强度灰铸铁的合金组分及其质量百分比为C：3.20%，Si：1.98%，Mn：0.96%，P：0.028%，S：0.091%，Cr：0.58%，Cu：0.46%，N：0.025%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的低合金高强度灰铸铁的制备方法与实施例2相同。
在浇注铸件时分别浇注φ30mm、φ60mm和φ90mm的试棒观察石墨情况和金相组织。石墨情况和金相组织与实施例2相似。
（对比例）
本对比例的低合金高强度灰铸铁的制备方法与实施例1相同，本对比例的低合金高强度灰铸铁与实施例1的不同之处在于：合金组分及其质量百分比为C：3.22%，Si：2.05%，Mn：1.24%，P：0.02%，S：0.12%，Cr：0.54%，Cu：0.42%，N：0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质。
各实施例和对比例的的化学成分及力学性能见表1及表2。
如表1所示，实施例1至5中通过控制Mn、S和N的质量百分比含量，使得Mn、S和N的质量百分比含量符合Mn≥1.8×S+0.25%+20×N（例如：实施例1中1.8×S+0.25%+20×N=1.8×0.090%+0.25%+20×0.031%=1.032%，Mn的质量百分比含量为1.26%>1.032%），如表2所示，各实施例的试棒具有优异的力学性能。
如表1所示，对比例中的Mn、S和N的质量百分比含量并不符合Mn≥1.8×S+0.25%+20×N，如表2所示，对比例中的试棒的力学性能与各实施例中的试棒的力学性能相比存在一定的差距，尤其是φ60mm和φ90mm的试棒的抗拉强度和硬度，差异尤为明显。
此外，如表1所示，实施例1和实施例3中的Mn的质量百分比含量均大于1.21%，如表2所示，实施例1和实施例3的试棒的力学性能也较其他实施例更加优异。
表1 化学成分
表2 力学性能
本发明的低合金高强度灰铸铁及其制备方法不局限于上述各实施例。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种低合金高强度灰铸铁，其特征在于：合金的组分及其质量百分比为：C：3.0%～3.4%，Si：1.8%～2.2%，Mn：0.8%～1.5%，P：≤0.05%，S：0.08%～0.13%，Cr：0.2%～1.0%，Cu：0.4%～0.6%，N：0.02%～0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质；其中，所述Mn、S和N的质量百分比含量符合Mn≥1.8×S+0.25%+20×N。
2.根据权利要求1所述的低合金高强度灰铸铁，其特征在于：所述合金中的Cr的质量百分比含量为0.2%～0.8%。
3.根据权利要求2所述的低合金高强度灰铸铁，其特征在于：所述合金中的Cr的质量百分比含量为0.25%～0.65%。
4.根据权利要求3所述的低合金高强度灰铸铁，其特征在于：所述合金中的Cu的质量百分比含量为0.42%～0.57%。
5.根据权利要求4所述的低合金高强度灰铸铁，其特征在于：所述合金中的C的质量百分比含量为3.12%～3.35%。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的低合金高强度灰铸铁，其特征在于：所述合金中的Mn的质量百分比含量为1.21%～1.5%。
7.一种权利要求1所述的低合金高强度灰铸铁的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
A.合金熔炼，根据合金的组分和含量进行配料，先将废钢装入炉内，待炉底形成熔池后加入增碳剂，进行高温静置、扒渣、保温、光谱成分分析，待熔炼温度回升至1460℃～1480℃时，加入硫铁、锰铁，待熔炼温度回升至1500℃以上时，加入氮化铬铁和硅铁；
B.出铁水和孕育处理，先在浇包的底部放入包底孕育剂，加完氮化铬铁和硅铁后迅速将炉内铁水一次性直接冲入浇包，当出铁水的质量占铁水总质量的1/3时，加入出铁随流孕育剂；
C.浇注，将孕育处理后的铁水浇注到铸型中，铁水浇注过程加入的浇注随流孕育剂。
8.根据权利要求7所述的低合金高强度灰铸铁的制备方法，其特征在于：步骤A中熔炼温度为1500℃～1550℃时进行高温静置、扒渣、保温、光谱成分分析。
9.根据权利要求7所述的低合金高强度灰铸铁的制备方法，其特征在于：所述包底孕育剂的加入量占铁水总质量的0.1%～0.3%，所述出铁随流孕育剂的加入量占加入铁水总质量的0.2%～0.5%，所述浇注随流孕育剂的加入量占加入铁水总质量的0.2%～0.5%。
10.根据权利要求7所述的低合金高强度灰铸铁的制备方法，其特征在于：步骤C中的浇注温度是1360℃～1420℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310285504.8A CN103361540B (zh) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | 低合金高强度灰铸铁及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310285504.8A CN103361540B (zh) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | 低合金高强度灰铸铁及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103361540A CN103361540A (zh) | 2013-10-23 |
| CN103361540B true CN103361540B (zh) | 2015-12-23 |
Family
ID=49363786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310285504.8A Active CN103361540B (zh) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | 低合金高强度灰铸铁及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103361540B (zh) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104561750B (zh) * | 2013-10-25 | 2016-08-17 | 河南星鹏铸件有限责任公司 | 用于铸造压力盘铸件的铁液和压力盘铸件的铸造方法 |
| CN103882279B (zh) * | 2014-03-31 | 2015-11-18 | 江苏力源金河铸造有限公司 | 一种高强度灰铸铁件的熔炼方法 |
| CN104195412B (zh) * | 2014-08-14 | 2016-11-16 | 芜湖国鼎机械制造有限公司 | 高强度灰铸铁、铸件及其制备方法 |
| CN104404361B (zh) * | 2014-12-05 | 2016-08-24 | 河北科技大学 | 一种d型石墨铸铁及其生产方法 |
| CN104894466B (zh) * | 2015-06-03 | 2017-03-01 | 郑州机械研究所 | 高强度高弹性模量低应力灰铸铁的制造方法 |
| CN105401061A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-03-16 | 中原内配集团安徽有限责任公司 | 一种发动机缸套的材质 |
| CN106755704B (zh) * | 2016-11-17 | 2018-04-20 | 石卫东 | 用于cadi铸铁的非晶孕育剂及其制备方法和使用方法 |
| CN106906438B (zh) * | 2017-04-07 | 2018-12-21 | 长安大学 | 一种含石墨组织的热喷涂用灰铸铁粉体的制备方法 |
| CN107267855B (zh) * | 2017-07-07 | 2019-01-25 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 一种高强度含镍灰铸铁及其铸造方法 |
| CN107365885B (zh) * | 2017-08-28 | 2019-01-18 | 广东荻赛尔机械铸造股份有限公司 | 发动机缸体铸件及其铸造方法 |
| CN108913985A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-11-30 | 东风商用车有限公司 | 一种高碳当量高强度灰铸铁及其制备方法 |
| CN111270039B (zh) * | 2020-04-02 | 2021-10-26 | 江苏力源金河铸造有限公司 | 减少灰铁件表面基体组织中d、e型石墨的熔炼工艺 |
| CN112226669A (zh) * | 2020-08-28 | 2021-01-15 | 江苏衢科轨道交通科技有限公司 | 列车evo气缸加强套的制备工艺 |
| CN112921232B (zh) * | 2021-01-15 | 2022-08-02 | 中北大学 | 水泵用耐蚀灰铸铁及其生产方法 |
| CN113186447A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-30 | 山东湖西王集团铸业有限公司 | 一种高强度灰铸铁的制备工艺及其用途 |
| CN114574752B (zh) * | 2022-02-25 | 2023-02-28 | 宁国东方碾磨材料股份有限公司 | 一种缸体用易切削灰铸铁合金及其制备方法 |
| CN115323258A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-11 | 一汽解放汽车有限公司 | 灰铸铁及其制备方法和应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101962731A (zh) * | 2010-11-15 | 2011-02-02 | 吉林大学 | 高强度易切削加工灰铸铁 |
| CN102181780A (zh) * | 2011-01-31 | 2011-09-14 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种灰铸铁及其生产工艺 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120133778A (ko) * | 2011-06-01 | 2012-12-11 | 현대자동차주식회사 | 고강도 회주철 및 그 제조방법 |
-
2013
- 2013-07-05 CN CN201310285504.8A patent/CN103361540B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101962731A (zh) * | 2010-11-15 | 2011-02-02 | 吉林大学 | 高强度易切削加工灰铸铁 |
| CN102181780A (zh) * | 2011-01-31 | 2011-09-14 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种灰铸铁及其生产工艺 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 新型高碳当量高强度灰铸铁组织与性能的研究;邓钢;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士）工程科技Ⅰ辑》;20061115(第11期);第6-8、15-16、19页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103361540A (zh) | 2013-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103361540B (zh) | 低合金高强度灰铸铁及其制备方法 | |
| CN106811676B (zh) | 一种高强度高韧性铸态qt700-10及其生产方法 | |
| CN103014550B (zh) | 高铬多元合金耐磨球及其制造方法 | |
| CN106191640B (zh) | 一种球墨铸铁材料及其制备方法 | |
| CN102747268B (zh) | 高强度、高塑性球墨铸铁及其制造方法 | |
| CN103194660B (zh) | 一种低温铁素体球墨铸铁材料的制造方法 | |
| CN101942619B (zh) | 合金铸铁玻璃模具材料及其制备方法 | |
| CN108754297B (zh) | 一种耐海水腐蚀的蠕墨铸铁及其制备方法 | |
| CN103589971B (zh) | 一种斗齿及其制造方法 | |
| CN103540701B (zh) | 适用于超高强度灰铸铁的熔炼工艺 | |
| CN103498107A (zh) | 耐高温高硼高铬低碳耐磨合金钢及其制备方法 | |
| CN103014518B (zh) | 高碳高合金钢耐磨球及其制造方法 | |
| CN102994871B (zh) | 一种使用含钒铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法 | |
| CN110184548B (zh) | 一种高锰钢连铸坯凝固组织细化的方法 | |
| CN107130166A (zh) | 一种耐磨高硬度高铬铸铁及其生产工艺 | |
| CN104357742A (zh) | 420MPa级海洋工程用大厚度热轧钢板及其生产方法 | |
| CN103602878A (zh) | 高强韧球墨铸铁制备方法 | |
| CN103014480B (zh) | 多元微合金化低铬白口铸铁磨球及其制造方法 | |
| CN102400032B (zh) | 一种大断面球墨铸铁 | |
| CN105506442A (zh) | 一种Si-Mn合金化耐磨球铁磨球及其制备方法 | |
| CN104726759A (zh) | 一种铸态高强度灰铸铁的生产方法 | |
| CN102851569B (zh) | 一种耐高温抗磨白口铸铁件及生产方法 | |
| CN103014560A (zh) | 多元低合金钢耐磨球及其制造方法 | |
| CN103074538A (zh) | 一种微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的制备方法 | |
| CN102676925A (zh) | 一种大壁厚海底管线钢板及其生产方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 213011 Wuyi Road, Qishuyan District, Jiangsu, China, No. 258, No. Patentee after: CRRC QISHUYAN INSTITUTE Co.,Ltd. Address before: 213011 Wuyi Road, Qishuyan District, Jiangsu, China, No. 258, No. Patentee before: CSR QISHUYAN INSTITUTE Co.,Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 213011 258 Wuyi Road, Qishuyan District, Changzhou, Jiangsu Patentee after: CRRC Qishuyan Locomotive and Rolling Stock Technology Research Institute Co.,Ltd. Address before: 213011 258 Wuyi Road, Qishuyan District, Changzhou, Jiangsu Patentee before: CRRC QISHUYAN INSTITUTE Co.,Ltd. |