CN103820700A - 耐热球墨铸铁及其制备方法 - Google Patents

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CN103820700A CN201410043870.7A CN201410043870A CN103820700A CN 103820700 A CN103820700 A CN 103820700A CN 201410043870 A CN201410043870 A CN 201410043870A CN 103820700 A CN103820700 A CN 103820700A
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Abstract

本发明涉及一种耐热球墨铸铁及其制备方法,制备方法包括以下各步骤:合金熔炼,合金的组分及其质量百分比为:C:2.7%~3.5%,Si:4.0%~5.0%,W:1.5%~3.5%,Mg:0.02%~0.05%,V:0.1%~0.5%,Re:<0.03%,Mo:0.15%~0.6%,Mn:0.05%~1.0%,P:≤0.03%,S:≤0.02%,余量为铁和不可避免的杂质;出铁水、孕育和球化处理;浇注。本发明的耐热球墨铸铁具有优异的高温抗氧化性、高温抗裂纹性及热疲劳性能,且力学性能优异、生产成本较低,适合于生产发动机排放系统的零部件。

Description

耐热球墨铸铁及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种球墨铸铁材料以及该球墨铸铁的生产工艺,尤其是一种用于生产汽车发动机用的排气歧管、涡轮增压器壳体、催化剂箱等排气系统零部件的耐热球墨铸铁。
背景技术
目前,耐热铸铁使用最广的是中高硅球铁、中硅钼蠕铁以及高镍奥氏体铸铁。现有的铁素体球墨铸铁具有良好的铸造性能及优异的切削性能,而且制造成本低,但是在耐氧化性、耐热裂纹性等耐热性能上有较大的局限,使用温度不到800℃。近年来,随着汽车发动机的高性能化及燃料利用率提高,废气的排放温度不断在上升,要求排气系统零件的额温度至少在800℃以上,这使得普通的高硅铁素体耐热铸铁应用受到了很大的限制。排气系统零件为了应对超过800℃的温度,可以采用耐热性更优异的含Ni20-40%的高镍球铁(D5S、D3.5S等),或含Cr18%、Ni8%以上的奥氏体不锈钢铸钢,来替代现有的高Si铁素体球墨铸铁。但是,高镍奥氏体球铁和不锈钢铸钢,因为含有昂贵的Ni和Cr,成本过高,且铸造性能较差,很容易因为冷隔、气孔、夹杂等缺陷造成废品。因此,为了满足排气系统零件耐热性能的要求,同时提高产品竞争力和企业经济效益,迫切需要开发一种高性能低成本耐热铸铁材料。
中国专利文献CN1926255公开了一种耐热铸铁及由其构成的排气系统零件,可以在超过800℃的温度下使用,成分中含Si:3.5%~5.6%及W:1.2%~15%,在石墨和基材组织的边界具有W及Si浓缩的中间层,是典型的Si-W型耐热铸铁。但是,该耐热铸铁的石墨形态可以为球状或蠕虫状,由于石墨形态的不同,该耐热铸铁的力学性能也会有较大的差异,且当石墨形态为蠕虫状时,材质的氧化速度较快,从而使得材质的耐热性有所降低。
中国专利文献CN101165200公开了一种具有高温强度和高抗氧化性的高硅铁素体耐热铸铁,成分中含Si:5%~7%,Cr:0.01%~0.1%,Si的含量很高,导致材料的脆性大,加工较困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有优异的高温抗氧化性、高温抗裂纹性及热疲劳性能,且力学性能优异、生产成本较低的耐热球墨铸铁以及该耐热球墨铸铁的制备方法。
实现本发明目的的技术方案是一种耐热球墨铸铁,合金的组分及其质量百分比为:C:2.7%~3.5%,Si:4.0%~5.0%,W:1.5%~3.5%,Mg:0.02%~0.05%,V:0.1%~0.5%,Re:<0.03%,Mo:0.15%~0.6%,Mn:0.05%~1.0%,P:≤0.03%,S:≤0.02%,余量为铁和不可避免的杂质。
上述技术方案的一种优选是:金相组织中形状Ⅴ的石墨和形状Ⅵ的石墨的数量在石墨总量中的占比≥85%,铁素体在基体组织中的占比≥80%。
上述技术方案的进一步优选是:金相组织中Ⅴ型石墨和Ⅵ型石墨的数量在石墨总量中的占比≥95%,Ⅵ型石墨的数量在石墨总量中的占比≥80%,铁素体在基体组织中的占比≥85%。
上述技术方案的一种优选是:上述V的质量百分比含量为0.15%~0.25%。
上述技术方案的一种优选是:上述Mn的质量百分比含量为0.1%~0.2%。
上述技术方案的一种优选是:上述W的质量百分比含量为2%~3%。
上述技术方案的一种优选是:上述Mo的质量百分比含量为0.15%~0.38%。
上述技术方案的一种优选是:上述Re的质量百分比含量为0.01%~0.03%。
上述技术方案的一种优选是:上述Mg的质量百分比含量为:0.03%~0.04%。
上述技术方案的一种进一步的优选是:上述合金的组分中还包括Nb,所述Nb的质量百分比含量为0.1%~1.0%;进一步优选:所述Nb的质量百分比含量为0.1%~0.8%;更进一步优选:所述Nb的质量百分比含量为0.1%~0.5%。
实现本发明目的的技术方案是上述耐热球墨铸铁的制备方法,包括以下步骤:
A.合金熔炼:根据合金的组分和含量进行配料,先将增碳剂、生铁、废钢、钨铁、钼铁装入感应电炉内,待全部熔成铁水后进行除渣、扒渣、保温、光谱成分分析,当铁水温度升至1440℃~1480℃时加入锰铁、硅铁、钒铁;
B.出铁水、孕育和球化处理:当铁水温度升至1500℃~1550℃时,扒渣后迅速出铁水,采用冲入法进行球化处理,球化剂的加入量占铁水总质量的1.2%~1.6%,当出铁水的质量占铁水总质量的2/5时,进行随流孕育处理,出铁水时随流孕育剂的加入量占铁水总质量的0.3%~0.8%;
C.浇注:将铁水浇注到铸型中,浇注过程中进行随流孕育处理,浇注时随流孕育剂的加入量占铁水总质量的0.1%~0.2%,浇注温度为1360℃~1420℃。
上述技术方案的一种优选是:上述球化剂是牌号为YFQ-5A、YFQ-6A和H-2的球化剂中的一种或多种,所述随流孕育剂是牌号为Y-3、YFY-150和75SiFe的孕育剂中的一种或多种,所述增碳剂是高温煅烧石墨化晶体型增碳剂。
上述耐热球墨铸铁的应用是用于制造发动机排放系统的零部件,例如排气歧管、涡轮增压器壳体、催化剂箱等。
本发明具有积极的效果:
(1)本发明对耐热铸铁的合金成分进行了优化。现有技术中硅元素和钨元素是用于提高耐热性能的核心元素,晶界处形成硅与钨浓缩的中间层,可以防止石墨及其周边的基材组织的氧化,进而提高了铸铁的高温抗氧化性能。本发明将硅元素控制在4.0%~5.0%,钨元素控制在1.5%~3.5%(优选2%~3%),同时还添加了0.1%~0.5%(优选0.15%~0.25%)的钒元素,并且将锰、钼等元素控制在更加合理的范围内。钒元素作用与钼元素的作用相似,可以有效提高耐热性,而且与钼元素相比,用量更小,影响也更显著,但是钒元素的加入量一旦超过0.5%,反而会使得材料的高温抗氧化性恶化。在控制钨元素加入量的前提下,加入适量的钒元素,一方面可以形成碳化钒使铸铁的高温强度大大增加,提高高温抗裂纹性;另一方面,钒元素有利于形成致密的氧化膜,阻止氧化的进行,从而提高铸铁的抗氧化性。本发明的耐热铸铁不添加昂贵的镍元素和铬元素,也可以很好地提高耐热铸铁的高温性能,并且铸造性能优异。
(2)本发明的耐热铸铁中还可进一步添加合理用量的铌。0.1%~1.0%的铌固溶于基体中起到强化基体的作用,铌与碳元素具有很强的亲和力,析出NbC等硬质相,铌降低高共晶转变温度,使过冷度增大,具有细化共晶团和石墨作用,从而提高材料的耐热性能和强度。更进一步的将铌的含量控制在0.1~0.5%,使得铌元素微合金化,可以细化石墨,增加石墨球数,使得细小的NbC颗粒均匀弥散分布,使得材料的抗疲劳特性和抗热裂纹性能进一步提高,且具有较好的机械加工性能和铸造性能。
(3)灰铸铁中石墨呈片状,共晶团内连在一起,共晶团间也基本相连,成为氧进入金属内部的通道,故氧化速度很快。球墨铸铁的石墨是孤立的,故没有这样的通道,氧化速度明显降低。蠕墨铸铁中的石墨在共晶团内连在一起,但共晶团间互不相连,故它的氧化速度介入灰铸铁与球墨铸铁之间。因此,石墨形态(球化率)对耐热铸铁氧化速度及生长率影响较大,直接影响铸铁的耐热性。经试验证明球化处理较差的铸铁在850℃大气环境里,保温200h后外层氧化皮脱落较多,氧化速度较快,抗氧化性不佳。本发明由于添加的稀土、镁的含量合理,对耐热铸铁的石墨形态进行了控制,石墨圆整,球化率高,该耐热球墨铸铁的耐高温温度达到850℃以上,经过1200次热疲劳循环后没有裂纹,可以替代高镍奥氏体耐球墨铸铁,具有高性能低成本特点,适合用于生产汽车发动机排放系统的零部件。
(4)本发明对耐热铸铁的石墨形态进行了控制,还有助于提高耐热铸铁的力学性能,使得材料的常温抗拉强度≥650MPa,屈服强度≥530MPa,伸长率≥2%。另外,进一步提高球化处理的效果,可以有效提高铸铁的耐热性。
(5)本发明的耐热球墨铸铁的制备方法采用感应电炉熔炼,通过球化、孕育等工艺,生产出的耐热球墨铸铁,可免除高温退火热处理工序,力学性能十分优异,高温抗氧化性、高温抗裂纹性及热疲劳性能也十分优异。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为实施例1的耐热球墨铸铁经腐蚀后金相组织放大100倍时的图片。
图2是实施例1的耐热球墨铸铁经腐蚀后金相组织放大500倍时的图片。
图3为实施例2的耐热球墨铸铁经腐蚀后金相组织放大100倍时的图片。
图4是实施例2的耐热球墨铸铁经腐蚀后金相组织放大500倍时的图片。
图5为实施例3的耐热球墨铸铁经腐蚀后金相组织放大100倍时的图片。
图6是实施例3的耐热球墨铸铁经腐蚀后金相组织放大500倍时的图片。
图7是实施例4的耐热球墨铸铁经腐蚀后金相组织放大100倍时的图片。
图8是实施例4的耐热球墨铸铁经腐蚀后金相组织放大500倍时的图片。
图9是实施例5的耐热球墨铸铁经腐蚀后金相组织放大100倍时的图片。
图10是实施例5的耐热球墨铸铁经腐蚀后金相组织放大500倍时的图片。
图11是对比例1的铸铁经腐蚀后金相组织放大100倍时的图片。
图12是对比例1的铸铁经腐蚀后金相组织放大500倍时的图片。
图13是对比例2的铸铁经腐蚀后金相组织放大100倍时的图片。
图14是对比例2的铸铁经腐蚀后金相组织放大500倍时的图片。
具体实施方式
(实施例1)
本实施例的耐热球墨铸铁的合金组分及其质量百分比为C:2.98%,Si:4.36%,W:2.86%,Mg:0.037%,V:0.23%,Re:0.027%,Mo:0.36%,Mn:0.11%,P:0.016%,S:0.008%,余量为铁和不可避免的杂质。
本实施例的耐热球墨铸铁的制备方法,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,先将增碳剂、生铁、废钢、钨铁、钼铁装入中频感应电炉内,增碳剂是常州市全惠铸造材料厂A3型石墨化增碳剂(高温煅烧石墨化晶体型增碳剂)。待全部熔成铁水后进行除渣、扒渣、保温、光谱成分分析,当铁水温度升至1450℃时加入硅铁和钒铁。
B.出铁水、孕育和球化处理。
出铁水前将炉台的灰尘杂物等打扫干净,将浇包烘烤至红热状态,当铁水温度升至1530℃时,扒渣后迅速倾炉出铁水,采用冲入法进行球化处理,球化剂的加入量占铁水总质量的1.5%,球化剂的牌号为YFQ-5A。当出铁水的质量占铁水总质量的2/5时,进行随流孕育处理,出铁水时随流孕育剂的加入量占铁水总质量的0.5%。随流孕育剂的牌号为Y-3。
C.浇注。
扒渣,测温,当铁水温度为1420℃时,将铁水浇注到铸型中,浇注过程中,进行随流孕育处理,并用石棉挡渣,浇注时随流孕育剂的加入量占铁水总质量的0.15%。
浇注结束后,待铸型冷却至300℃以下,开箱取出铸件,进行清理,即得耐热球墨铸铁件。
本实施例的耐热球墨铸铁件的金相组织如图1和图2所示。
(实施例2)
本实施例的耐热球墨铸铁的合金组分及其质量百分比为C:3.16%,Si:4.43%,W:2.17%,Mg:0.027%,V:0.19%,Re:0.010%,Mo:0.15%,Mn:0.19%,P:0.024%,S:0.018%,Nb:0.40%,余量为铁和不可避免的杂质。
本实施例的耐热球墨铸铁的制备方法,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,先将增碳剂、生铁、废钢、钨铁、钼铁装入中频感应电炉内,增碳剂是常州市全惠铸造材料厂A3型石墨化增碳剂(高温煅烧石墨化晶体型增碳剂)。待全部熔成铁水后进行除渣、扒渣、保温、光谱成分分析,当铁水温度升至1450℃时加入硅铁、钒铁和铌铁。
B.出铁水、孕育和球化处理。
出铁水前将炉台的灰尘杂物等打扫干净,将浇包烘烤至红热状态,当铁水温度升至1550℃时,扒渣后迅速倾炉出铁水,采用冲入法进行球化处理,球化剂的加入量占铁水总质量的1.2%,球化剂的牌号为YFQ-6A。当出铁水的质量占铁水总质量的2/5时,进行随流孕育处理,出铁水时随流孕育剂的加入量占铁水总质量的0.6%。随流孕育剂的牌号为YFY-150。
C.浇注。
扒渣,测温,当铁水温度为1380℃时,将铁水浇注到铸型中,浇注过程中,进行随流孕育处理,并用石棉挡渣,浇注时随流孕育剂的加入量占铁水总质量的0.1%。
浇注结束后,待铸型冷却至300℃以下,开箱取出铸件,进行清理,即得耐热球墨铸铁件。
本实施例的耐热球墨铸铁件的金相组织如图3和图4所示。
(实施例3)
本实施例的耐热球墨铸铁的合金组分及其质量百分比为C:3.03%,Si:4.46%,W:2.10%,Mg:0.039%,V:0.21%,Re:0.013%,Mo:0.31%,Mn:0.15%,P:0.022%,S:0.012%,Nb:0.32%,余量为铁和不可避免的杂质。
本实施例的耐热球墨铸铁的制备方法,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,先将增碳剂、生铁、废钢、钨铁、钼铁装入中频感应电炉内,增碳剂是常州市全惠铸造材料厂A3型石墨化增碳剂(高温煅烧石墨化晶体型增碳剂)。待全部熔成铁水后进行除渣、扒渣、保温、光谱成分分析,当铁水温度升至1430℃时加入硅铁、钒铁和铌铁。
B.出铁水、孕育和球化处理。
出铁水前将炉台的灰尘杂物等打扫干净,将浇包烘烤至红热状态,当铁水温度升至1550℃时,扒渣后迅速倾炉出铁水,采用冲入法进行球化处理,球化剂的加入量占铁水总质量的1.3%,球化剂的牌号为H-2。当出铁水的质量占铁水总质量的2/5时,进行随流孕育处理,出铁水时随流孕育剂的加入量占铁水总质量的0.4%。随流孕育剂的牌号为75SiFe。
C.浇注。
扒渣,测温,当铁水温度为1360℃时,将铁水浇注到铸型中,浇注过程中,进行随流孕育处理,并用石棉挡渣,浇注时随流孕育剂的加入量占铁水总质量的0.2%。
浇注结束后,待铸型冷却至300℃以下,开箱取出铸件,进行清理,即得耐热球墨铸铁件。
本实施例的耐热球墨铸铁件的金相组织如图5和图6所示。
(实施例4)
本实施例的耐热球墨铸铁的合金组分及其质量百分比为C:2.79%,Si:4.52%,W:2.36%,Mg:0.035%,V:0.20%,Re:0.018%,Mo:0.26%,Mn:0.13%,P:0.020%,S:0.011%,Nb:0.1%,余量为铁和不可避免的杂质。
本实施例的耐热球墨铸铁的制备方法与实施例2的耐热球墨铸铁的制备方法相同,不同之处:球化剂选用YFQ-5A,加入量为1.5%。
本实施例的耐热球墨铸铁件的金相组织如图7和图8所示。
(实施例5)
本实施例的耐热球墨铸铁的合金组分及其质量百分比为C:3.25%,Si:4.64%,W:2.78%,Mg:0.038%,V:0.16%,Re:0.023%,Mo:0.30%,Mn:0.17%,P:0.023%,S:0.015%,Nb:0.2%,余量为铁和不可避免的杂质。
本实施例的耐热球墨铸铁的制备方法与实施例3的耐热球墨铸铁的制备方法相同,不同之处:球化剂选用H-2,加入量为1.25%。
本实施例的耐热球墨铸铁件的金相组织如图9和图10所示。
(对比例1)
本对比例的铸铁的合金组分及其质量百分比为C:3.07%,Si:4.38%,W:3.02%,Mg:0.013%,V:0.23%,Re:0.014%,Mo:0.34%,Mn:0.15%,P:0.023%,S:0.015%,Nb:0.45%,余量为铁和不可避免的杂质。
本对比例的铸铁的制备方法其余部分与实施例2的耐热球墨铸铁的制备方法相同,不同之处在于:球化剂加入量不足或球化过程控制不稳定。
本对比例的铸铁件的金相组织如图11和图12所示。
(对比例2)
本对比例的铸铁的合金组分及其质量百分比为C:3.14%,Si:4.41%,W:3.02%,Mg:0.015%,V:0.22%,Re:0.012%,Mo:0.34%,Mn:0.14%,P:0.021%,S:0.030%,Nb:0.75%,余量为铁和不可避免的杂质。
本对比例的铸铁的制备方法其余部分与实施例2的耐热球墨铸铁的制备方法相同,不同之处在于:球化剂加入量不足或球化过程控制不稳定。
本对比例的铸铁件的金相组织如图13和图14所示。
一、化学成分
本发明实施例1至实施例5以及对比例1和对比例2的铸铁的化学成分如表1所示。
表1铸铁的化学成分(单位:%)
Figure BDA0000463979820000081
二、力学性能
本发明实施例1至实施例5以及对比例1和对比例2的铸铁的力学性能情况如表2所示。
表2铸铁的力学性能
Figure BDA0000463979820000082
三、金相组织
本发明实施例1至实施例5以及对比例1和对比例2的铸铁的金相组织情况如表3所示。
表3铸铁的石墨和基体情况
Figure BDA0000463979820000091
根据国际标准ISO945-1:2008《铸铁的微观结构—第1部分:用目视分析法进行石墨分类》,石墨形状参照标准中的图形用罗马数字I至VI表示;石墨形状参照标准中的图形用字母A至E表示;石墨的大小参照标准中的表格用数字1至8确定石墨的尺寸,尺寸范围从最大超过100mm(尺寸1)到小于1.5mm(尺寸8)。
由表3可知,实施例1的铸铁金相组织中形状Ⅵ,尺寸在6、7之间(7为主导性的尺寸)的石墨占80%;形状Ⅴ,尺寸6的石墨占15%;形状Ⅳ,尺寸5的石墨占5%;基体组织中珠光体约占10%,碳化物约占1%,其余为铁素体。实施例2的铸铁金相组织中形状Ⅵ,尺寸在6、7之间(6为主导性的尺寸)的石墨占85%;形状Ⅴ,尺寸在6、7之间(6为主导性的尺寸)的石墨占15%;基体组织中有少量弥散颗粒状及块状碳化物,其余为铁素体。实施例3的铸铁金相组织中形状Ⅵ,尺寸在6、7之间(6为主导性的尺寸)的石墨占85%;形状Ⅴ,尺寸在6、7之间(6为主导性的尺寸)的石墨占15%;基体组织中有少量弥散颗粒状及块状碳化物,其余为铁素体。实施例4的铸铁金相组织中形状Ⅵ,尺寸在6、7之间(6为主导性的尺寸)的石墨占85%;形状Ⅴ,尺寸在6、7之间(6为主导性的尺寸)的石墨占15%;基体组织中有珠光体约占10%,硬相(碳化物等)约占1%,其余为铁素体。实施例5的铸铁金相组织中形状Ⅵ,尺寸在6、7之间(6为主导性的尺寸)的石墨占85%;形状Ⅴ,尺寸在6、7之间(6为主导性的尺寸)的石墨占15%;基体组织中有珠光体约占10%,硬相(碳化物等)约占1%,其余为铁素体。对比例1的铸铁金相组织中形状Ⅵ,尺寸6的石墨占50%;形状Ⅴ,尺寸6的石墨占30%;形状Ⅰ,A型分布,尺寸5的石墨占5%;异形石墨占15%;基体组织中有珠光体约占30%,硬相(碳化物等)约占1%,其余为铁素体。对比例2的铸铁金相组织中形状Ⅵ,尺寸6的石墨占40%;形状Ⅴ,尺寸6的石墨占20%;异形石墨占35%;基体组织中有珠光体约占30%,硬相(碳化物等)约占1%,其余为铁素体。
由表1、表2和表3可知,实施例1至实施例5以及对比例1和对比例2的铸铁的化学成分都符合设计成分范围,但是由于对比例1和对比例2的铸铁的球化级别很差,强度低、韧性差。而实施例1至实施例5的耐热球墨铸铁石墨球化良好,材料的常温力学性能优异。
见图1至图10,由表3可知,实施例1至实施例3的金相组织中Ⅴ型石墨和Ⅵ型石墨的数量在石墨总量中的占比≥95%,Ⅵ型石墨的数量在石墨总量中的占比≥80%,铁素体在基体组织中的占比≥85%。由于实施例1至实施例5的球化率很高,且金相组织铸态条件下主要为铁素体,晶界处有硅与钨浓缩的中间层,防止石墨及其周边的基材组织的氧化,进而提高了铸铁的高温抗氧化性能。
四、耐热性能测试
1、高温抗氧化试验
采用国家标准GB/T13303-91《钢的抗氧化性能测定方法》,取实施例1至实施例3、对比例1和对比例2以及高镍奥氏体耐热球铁(D5S,牌号为IDM5365)的试样在850℃大气环境里,保温200h后,发现试样的氧化皮分2类,最外层为松散的氧化皮,里面为较致密的氧化皮。敲掉表面松散的氧化皮,试样的氧化减重情况见表4,试样整体减重情况见表5。
表4试样的外层高温抗氧化结果
Figure BDA0000463979820000101
表5试样的整体高温氧化结果
Figure BDA0000463979820000111
由表4可知,本发明实施例1至实施例3的耐热球铁的氧化层与高镍奥氏体耐热球铁(D5S)的氧化层结构有所不同,本发明实施例1至实施例3的耐热球铁在850℃大气环境里,保温200h后外层氧化皮脱落较少,而对比例1和对比例2的铸铁和高镍奥氏体耐热球铁(D5S)外层氧化皮脱落较多。
由表5可知,本发明实施例1至实施例3的耐热球铁在850℃大气环境里,保温200h的氧化减重为8.2435至10.4468mg/cm2(每平方厘米8.2435毫克至每平方厘米10.4468毫克),氧化速率小于0.53g/m2·h(每小时每平方米0.53克),具有较好的高温抗氧化性,和高镍奥氏体耐热球铁(D5S)的高温抗氧化性相当。
2、热疲劳试验
采用航空工业行业标准HB6660-1992《金属板材热疲劳试验方法》,取实施例1至实施例3、对比例1和对比例2以及高镍奥氏体耐热球铁(D5S)的试样在常温至850℃之间进行1200次热疲劳循环后,用荧光渗透对试样进行检测,试验结果见表6。
表6试样的热疲劳试验结果
由表6可知,本发明实施例1至实施例3的耐热球铁在常温至850℃之间,热疲劳循环次数1200次不出现裂纹,与高镍奥氏体耐热球铁(D5S)相当。
与本发明实施例1至实施例3作对比的高镍奥氏体耐热球铁(D5S)的化学成分见表7。
表7高镍奥氏体耐热球铁IDM5365的化学成分表(单位:%)
化学成分 C Si Mn P S Mg Ni Cr
IDM5365 ≤2.30 4.90~5.50 ≤1.0 ≤0.07 ≤0.03 ≤0.08 34~37 1.75~2.25
本发明的耐热球墨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 (12)

1.一种耐热球墨铸铁,其特征在于:合金的组分及其质量百分比为:C:2.7%~3.5%,Si:4.0%~5.0%,W:1.5%~3.5%,Mg:0.02%~0.05%,V:0.1%~0.5%,Re:<0.03%,Mo:0.15%~0.6%,Mn:0.05%~1.0%,P:≤0.03%,S:≤0.02%,余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的耐热球墨铸铁,其特征在于:金相组织中形状Ⅴ的石墨和形状Ⅵ的石墨的数量在石墨总量中的占比≥85%,铁素体在基体组织中的占比≥80%。
3.根据权利要求2所述的耐热球墨铸铁,其特征在于:金相组织中形状Ⅴ的石墨和形状Ⅵ的石墨的数量在石墨总量中的占比≥95%,Ⅵ型石墨的数量在石墨总量中的占比≥80%,铁素体在基体组织中的占比≥85%。
4.根据权利要求1所述的耐热球墨铸铁,其特征在于:所述V的质量百分比含量为0.15%~0.25%。
5.根据权利要求1所述的耐热球墨铸铁,其特征在于:所述Mn的质量百分比含量为0.1%~0.2%。
6.根据权利要求1所述的耐热球墨铸铁,其特征在于:所述W的质量百分比含量为2%~3%,所述Mo的质量百分比含量为0.15%~0.38%。
7.根据权利要求1所述的耐热球墨铸铁,其特征在于:所述Re的质量百分比含量为0.01%~0.03%,所述Mg的质量百分比含量为:0.03%~0.04%。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的耐热球墨铸铁,其特征在于:所述合金的组分中还包括Nb,所述Nb的质量百分比含量为0.1%~1.0%。
9.根据权利要求8所述的耐热球墨铸铁,其特征在于:所述Nb的质量百分比含量为0.1%~0.5%。
10.一种上述权利要求1至9中任一项所述的耐热球墨铸铁的制备方法,包括以下步骤:
A.合金熔炼:根据合金的组分和含量进行配料,先将增碳剂、生铁、废钢、钨铁、钼铁装入感应电炉内,待全部熔成铁水后进行除渣、扒渣、保温、光谱成分分析,当铁水温度升至1440℃~1480℃时加入锰铁、硅铁、钒铁;
B.出铁水、孕育和球化处理:当铁水温度升至1500℃~1550℃时,扒渣后迅速出铁水,采用冲入法进行球化处理,球化剂的加入量占铁水总质量的1.2%~1.6%,当出铁水的质量占铁水总质量的2/5时,进行随流孕育处理,出铁水时随流孕育剂的加入量占铁水总质量的0.3%~0.8%;
C.浇注:将铁水浇注到铸型中,浇注过程中进行随流孕育处理,浇注时随流孕育剂的加入量占铁水总质量的0.1%~0.2%,浇注温度为1360℃~1420℃。
11.根据权利要求10所述的耐热球墨铸铁的制备方法,其特征在于:所述球化剂是牌号为YFQ-5A、YFQ-6A和H-2的球化剂中的一种或多种,所述随流孕育剂是牌号为Y-3、YFY-150和75SiFe的孕育剂中的一种或多种,所述增碳剂是高温煅烧石墨化晶体型增碳剂。
12.一种上述权利要求1所述的耐热球墨铸铁的应用,其特征在于:用于制造发动机排放系统的零部件。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104630608A (zh) * 2015-02-04 2015-05-20 东洋铁球(马鞍山)有限公司 一种耐热球体及其生产工艺
CN104818421A (zh) * 2015-05-08 2015-08-05 柳州金盾机械有限公司 一种汽车发动机排气管浇注工艺
CN105642876A (zh) * 2016-01-22 2016-06-08 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 球化铁水保温方法
CN106148811A (zh) * 2016-08-18 2016-11-23 江阴联华铸造有限公司 一种汽车排气歧管用耐高温球墨铸铁件及其制备方法
CN107214305A (zh) * 2017-05-18 2017-09-29 冯兴平 一种刹车片及其钢背的铸造工艺
CN107475602A (zh) * 2017-07-20 2017-12-15 马鞍山市万鑫铸造有限公司 铁素体球磨铸铁合金组合物及其低温处理工艺
CN115011866A (zh) * 2022-08-05 2022-09-06 垣曲县晋锋机械铸造有限公司 一种合金材料

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1926255A (zh) * 2004-03-04 2007-03-07 日立金属株式会社 耐热铸铁及由其构成的排气系统零件
EP2267174A2 (en) * 2009-06-23 2010-12-29 General Electric Company Simo ductile iron castings for gas turbine applications
CN102264931A (zh) * 2008-12-18 2011-11-30 三菱重工业株式会社 球墨铸铁
CN102888551A (zh) * 2012-10-30 2013-01-23 齐齐哈尔市精铸良铸造有限责任公司 一种耐高温抗氧化排气歧管球墨铸铁及其制备方法
CN103194664A (zh) * 2013-04-03 2013-07-10 山东汇丰铸造科技股份有限公司 一种高强度高韧性的卷扬机球墨铸铁卷筒及其铸造方法
CN103484750A (zh) * 2013-08-27 2014-01-01 日月重工股份有限公司 燃气进气壳用耐热球墨铸铁的生产方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1926255A (zh) * 2004-03-04 2007-03-07 日立金属株式会社 耐热铸铁及由其构成的排气系统零件
CN102264931A (zh) * 2008-12-18 2011-11-30 三菱重工业株式会社 球墨铸铁
EP2267174A2 (en) * 2009-06-23 2010-12-29 General Electric Company Simo ductile iron castings for gas turbine applications
CN102888551A (zh) * 2012-10-30 2013-01-23 齐齐哈尔市精铸良铸造有限责任公司 一种耐高温抗氧化排气歧管球墨铸铁及其制备方法
CN103194664A (zh) * 2013-04-03 2013-07-10 山东汇丰铸造科技股份有限公司 一种高强度高韧性的卷扬机球墨铸铁卷筒及其铸造方法
CN103484750A (zh) * 2013-08-27 2014-01-01 日月重工股份有限公司 燃气进气壳用耐热球墨铸铁的生产方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
于思荣等: "合金元素对耐热球墨铸铁耐磨性能的影响", 《铸造》, vol. 59, no. 5, 31 May 2010 (2010-05-31), pages 495 - 498 *
喻光远等: "低温铸态无Ni球墨铸铁的试验研究", 《铸造》, vol. 61, no. 9, 30 September 2012 (2012-09-30), pages 1003 - 1005 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104630608A (zh) * 2015-02-04 2015-05-20 东洋铁球(马鞍山)有限公司 一种耐热球体及其生产工艺
CN104818421A (zh) * 2015-05-08 2015-08-05 柳州金盾机械有限公司 一种汽车发动机排气管浇注工艺
CN105642876A (zh) * 2016-01-22 2016-06-08 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 球化铁水保温方法
CN105642876B (zh) * 2016-01-22 2018-05-18 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 球化铁水保温方法
CN106148811A (zh) * 2016-08-18 2016-11-23 江阴联华铸造有限公司 一种汽车排气歧管用耐高温球墨铸铁件及其制备方法
CN107214305A (zh) * 2017-05-18 2017-09-29 冯兴平 一种刹车片及其钢背的铸造工艺
CN107214305B (zh) * 2017-05-18 2019-11-15 烟台兴创汽车配件有限公司 一种刹车片
CN107475602A (zh) * 2017-07-20 2017-12-15 马鞍山市万鑫铸造有限公司 铁素体球磨铸铁合金组合物及其低温处理工艺
CN115011866A (zh) * 2022-08-05 2022-09-06 垣曲县晋锋机械铸造有限公司 一种合金材料

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