CN103451512A

CN103451512A - 一种添加合金元素获得铸态珠光体球铁的方法

Info

Publication number: CN103451512A
Application number: CN2012101720176A
Authority: CN
Inventors: 刘爱民
Original assignee: Dongfeng Dana Axle Co Ltd
Current assignee: Dongfeng Dana Axle Co Ltd
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-12-18

Abstract

一种添加合金元素获得铸态珠光体球铁的方法，用于球铁的铸造。铸态珠光体球铁的合金化学成份的重量百分比为：3.4~3.8%C、2.0~2.6%Si、Mn<0.3%、S<0.03%、P<0.06%、0.25~0.5%Cu、0.025~0.05%Sn、0.03~0.05%Mg、0.03~0.05%Re。本发明通过添加微量合金元素Cu、Sn、Mn，不添加贵重金属，使铸态珠光体球铁珠光体的含量在60%以上，硬度大于190HB，抗拉强度大于650Mpa，延伸率大于3%，铸件的性能比较稳定，以实现球铁在铸态状态下使珠光体含量大于60%的目的。

Description

一种添加合金元素获得铸态珠光体球铁的方法

技术领域

本发明涉及金属材料制备技术领域，具体说是一种通过添加微量合金元素，使得铸态球铁珠光体的含量可以稳定在60%以上的方法。

背景技术

目前，用于汽车零件制造的铸件中，有部分铸件需要对局部进行高频感应淬火，这就要求铸件在淬火前的珠光体含量大于60%。而铸件在实际铸造生产中，按照常规的生产方法，分铸态或者通过正火使得珠光体含量大于60%。要保证铸态时珠光体含量稳定在大于60%的状态，需要添加Cu、Ni、Mo等贵重金属才能稳定珠光体含量；要保证通过正火使珠光体含量稳定在大于60%的状态，则要通过铸造后再正火，这样就会导致生产周期相对延长，且正火要消耗一定的能源。

发明内容

为解决铸态或正火后稳定珠光体含量大于60%的成本问题，本发明的发明目的在于提供一种添加合金元素获得铸态珠光体球铁的方法，通过添加微量合金元素Cu、Sn、 Mn的方法，使得球铁珠光体含量、硬度、抗拉强度均可以达到标准要求。

为实现上述目的，本发明的铸态珠光体球铁的合金化学成份的重量百分比为：3.4~3.8%C、2.0~2.6%Si、Mn<0.3%、S<0.03%、P<0.06%、0.25~0.5%Cu、0.025~0.05%Sn、0.03~0.05%Mg、0.03~0.05%Re。

本发明在现有的球铁配比炉料的基础上，添加Cu的加入量在0.25~0.5%，相对传统Cu的加入量（ 0.4~0.8%）有所降低；Sn的加入量在0.025~0.05%；对Mn的加入量在0.3%以下，这与现有的配比要求Mn在0.4~0.8%相比，不用添加锰铁以及高锰造成的偏析。本发明通过添加微量合金元素Cu、Sn、 Mn，不添加贵重金属，使铸态珠光体球铁珠光体的含量在60%以上，硬度大于190HB，抗拉强度大于650Mpa，延伸率大于3%，铸件的性能比较稳定，以实现球铁在铸态状态下使珠光体含量大于60%的目的。

具体实施方式

为使铸态球铁珠光体的含量在60%以上，硬度大于190HB，抗拉强度大于650Mpa，延伸率大于3%，主要在于控制铁水熔化过程，具体操作依据如下的步骤进行（依据中频电炉的熔炼过程）。

1、配料计算。

1.1、根椐新生铁、回炉铁、废钢及球化合金的化学成份含量分别计算出各种材料及合金的加入量，其中硅铁应考虑在球化压包时的加入量；碳、硅、锰含量应符合球墨铸铁件的化学成份要求；

1.2、炉料的重量百分比例是：55~65%生铁Q10、5~15%废钢20#、25~40%回炉料（生产该材质的浇冒口和铸件废品）、0.2~0.8%硅铁、1.0~2.0%稀土镁合金、0.25~0.5%电解铜、0.02~0.06%Sn。

2、加料。

加料顺序：生铁——废钢——回炉铁——合金。

3、熔化操作。

3.1、开始熔化时要随着炉料的加入应逐步加大功率，以提高熔化速度；加料完毕，提高功率至铁水温度达到1450~1500℃，扒净铁液表面浮渣；

3.2、三角试块、化学分析试块：要求取样勺深入液面下200~300毫米兜取铁水：浇注在事先做好的模型内。

4、电炉内铁水检查调整。

4.1、温度：用热电偶测温仪测量铁水温度，过低时应继续升温，过高时应把功率调整至最低或投入部分炉料调整；

4.2、三角试块判断：用三角试块判断铁水质量是否符合要求：三角试块断口尖端无白口，晶粒偏粗大并附有少量的富集碳为合格；否则应加硅进行调整，调整加入的硅铁为0.5%左右（但终硅含量不得超过3.0%）；

4.3、化学成份检查：出炉前铁水化学成份的重量百分比为：3.4~3.8%C、1.4~2.0%Si、Mn<0.3%、S<0.03%、P<0.06%；试验过程的测试数据有如下三组的原铁水数据(原材料的波动会导致下述元素含量的变动)：

（1）、3.55%C、1.62%Si、0.18% Mn、0.021% S、0.042%P，

（2）、3.67%C、1.78%Si、0.23% Mn、0.026%S、0.047%P，

（3）、3.75%C、1.92%Si、0.28% Mn、0.028%S、0.058%P。

5、出铁水。

出铁前用专用覆盖剂扒净熔渣，测量铁水温度符合要求后方能出铁，倾炉要稳。

6、球化处理。

6.1、稀土镁硅铁合金（Re3Mg8）、按每浇包铁水量的1.2~2.0%；纯铜片（长X宽X厚=20mmX20mmX6mm）、按每浇包铁水重量0.25~0.5%；锡片、按每浇包铁水重量0.02~0.06%；秤量后放置浇包底部凹坑内，用专用工具舂实，上面覆盖0.3%左右的75硅铁(粒度：5~12毫米) ，碎铁块、铁屑或聚渣覆盖剂并舂实，松紧程度依据铁水温度而定；要求铁水成份稳定，符合“一高三低”的原则；

6.2、铁水出炉温度控制在1450~1500℃，出铁时不得让铁水流直接冲击球化剂，当铁水出至2/3时应立即停止出铁，起爆时间大约在铁水出1/3时开始，球化反应时间控制在1~2分钟；待球化剂充分作用后，再出剩余的1/3铁水；

6.3、加聚渣材料充分搅拌后扒净铁水表面熔渣，取样后立即覆盖草灰或保温材料进行隔氧聚渣保温，不得用干砂覆盖。

7、球化后铁水检验。

7.1、扒渣后用专用工具取铁水浇注三角试样和化学分析试样，并按要求对三角试样检查合格后铁水方能转入下序，否则要金相检验再次确认炉前检验；；三角试块的判断同时作为增减合金用量的依据；金相检验为最终判断合格的依据，检验标准执行GB9441—88；

7.2、炉前取样：取样小勺应伸入铁液表面下200~300㎜取铁液浇注三角试块和化学分析试块，金相试棒在浇注后期取样；

7.3、浇注的三角试块待冷至暗红色时，方可浸入水中，泠后击断测量白口宽度、观察断口晶粒，球铁三角试块还要观察断口形状、色泽、缩松和表面凹陷情况；

7.4、球铁三角试块判断结果出来后才能浇注；当判断有异议时以金相判断为准，金相检验球化低于3级，应立即改浇其他不重要的铸件，或作报废处理；金相检查不合格时应向前隔三型再取样检验，直到合格为止。已浇铸件在砂箱上做好标记作报废处理；并追溯不合格的件数进行隔离。

8、浇注。

8.1、瞬时孕育：孕育量按浇注铁水量的0.10%~0.15%；随铁流均匀加入，孕育时间为每箱浇注时间的60%~80%；

8.2、金相检测：在浇注后期每包取1个试棒，取样铁水须经过瞬时孕育后进行，冷却至暗红色淬水激冷；检测要求按照GB9441/T标准，要求：球化级别1~3级、石墨大小6~8级、珠光体含量大于60%；

8.3、球化后的必须在10分钟内浇完，否则应取样复查金相组织，不合格时应降级使用或报废；

8.4、最终浇注的铸件本体；铸件的合金化学成份的重量百分比要符合如下要求：3.4~3.8%C、2.0~2.6%Si、Mn<0.3%、S<0.03%、P<0.06%、0.25~0.5%Cu、0.025~0.05%Sn、0.03~0.05%Mg、0.03~0.05%Re。试验过程的测试数据有如下三组的数据(原材料的波动会导致下述元素含量的变动)：

（1）、3.46%C、2.14%Si、0.18% Mn、0.01% S、0.041%P、0.25%Cu、0.025%Sn、0.038%Mg、0.033%Re；测试珠光体含量为60%、硬度210；

（2）、3.62%C、2.45%Si、0.23% Mn、0.013%S、0.045%P，0.38%Cu、0.038%Sn、0.040%Mg、0.040%Re；测试珠光体含量为85%、硬度240；

（3）、3.70%C、2.58%Si、0.28% Mn、0.019%S、0.052%P；0.5%Cu、0.05%Sn、0.048%Mg、0.044%Re；测试珠光体含量为90%、硬度260。

Claims

1.一种添加合金元素获得铸态珠光体球铁的方法，其特征在于：铸态珠光体球铁的合金化学成份的重量百分比为：3.4~3.8%C、2.0~2.6%Si、Mn<0.3%、S<0.03%、P<0.06%、0.25~0.5%Cu、0.025~0.05%Sn、0.03~0.05%Mg、0.03~0.05%Re。