CN103952621A - 一种钒钛灰铸铁及其生产工艺 - Google Patents
一种钒钛灰铸铁及其生产工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103952621A CN103952621A CN201410223406.6A CN201410223406A CN103952621A CN 103952621 A CN103952621 A CN 103952621A CN 201410223406 A CN201410223406 A CN 201410223406A CN 103952621 A CN103952621 A CN 103952621A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cast iron
- iron
- vanadium
- vanadium titanium
- titanium
- 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.)
- Granted
Links
- GFNGCDBZVSLSFT-UHFFFAOYSA-N titanium vanadium Chemical compound [Ti].[V] GFNGCDBZVSLSFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 title abstract description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 94
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 7
- VAKIVKMUBMZANL-UHFFFAOYSA-N iron phosphide Chemical compound P.[Fe].[Fe].[Fe] VAKIVKMUBMZANL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims description 60
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 32
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 claims description 15
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 claims description 14
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 claims description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 11
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 11
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 7
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 7
- MRHSJWPXCLEHNI-UHFFFAOYSA-N [Ti].[V].[Fe] Chemical compound [Ti].[V].[Fe] MRHSJWPXCLEHNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000012644 addition polymerization Methods 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 3
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 229910000600 Ba alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 22
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 abstract 2
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 27
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 16
- 206010016256 fatigue Diseases 0.000 description 16
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 4
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical group 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 2
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HJIYJLZFNBHCAN-UHFFFAOYSA-N [V].[C] Chemical compound [V].[C] HJIYJLZFNBHCAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002929 anti-fatigue Effects 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Abstract
本发明具体为一种钒钛灰铸铁及其生产工艺。其钒钛灰铸铁含有C:3.2～3.6%，Si:1.6～1.9%，Mn:0.7～0.9%，P:0%～0.10%，S:0.07～0.12%，V:0.15～0.20%，Ti:0.07～0.12%，Cr:0.25～0.35%，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质。钒钛灰铸铁的抗拉强度高，耐热、耐磨性好，金相组织中A型石墨85%以上，石墨长度为3～5级，基体组织中珠光体含量≥98%，碳化物+磷共晶≤2%。本发明采用二次孕育处理，以提高孕育效果，改善石墨形态，消除碳化物和铁素体，提高珠光体含量。以低廉钒钛生铁为原料，不加贵重合金，成本低且性能高。
Description
技术领域
本发明涉及铸造金属材料领域，具体为一种钒钛灰铸铁及其生产工艺。
背景技术
汽车制动鼓是汽车重要的安保件，在热疲劳和磨损条件下使用。因此，要求制备制动鼓的材质必须具有良好的耐热疲劳性能和耐磨性能。汽车制动鼓普遍采用高强度灰铸铁生产，其材质发展方向为高导热性和高强度。一般通过提高含碳量和改善石墨形态提高导热性，通过加入合金元素提高强度。普通铸铁制动鼓材质牌号为HT250，含碳量3.2～3.5％，加入0.5～0.6％铜合金化，要求A型石墨为主，珠光体95％以上，强度大于250MPa。
普通铸铁制动鼓使用中存在的主要问题是抗热疲劳性能差，热裂纹扩展快和易磨损，不但对行车安全不利，而且使用寿命低，消耗高。抗热疲劳性能取决于导热性和强度，即导热性和强度越高，抗热疲劳性越好。改善抗热疲劳性可从两方面采取措施，一是提高含碳量以形成更多石墨和改善石墨形态，从而提高导热性；二是通过合金化等方法提高强度。由于增加含碳量会显著降低强度，因此，为兼顾导热性和强度，需将碳控制在合适范围。为提高强度，常用合金化元素为Ni、Cr、Mo、Cu等。目前，采用最多的是加Cr、Cu，Cr价格便宜，提高强度效果好，但加入量不能过多，否则使材质变脆，Cu相比Ni、Mo价格便宜，且属于石墨化元素，对石墨形态有利，成为常用提高强度的合金化元素。Ni、Mo价格昂贵，较少使用。耐磨性取决于组织类型，一般在强韧的基体上分布着硬质点和润滑相是最理想的耐磨组织类型。灰铸铁中存在大量润滑相—石墨，因此，提高耐磨性的关键是强化基体和形成硬质点。普通铸铁制动鼓耐热疲劳性和耐磨性差，使用寿命低，且需加入贵重合金，制造成本高。
因此，开发一种高强度、高耐磨性和高耐热疲劳性，使用寿命高的材料代替普通铸铁制造制动鼓具有重要意义。
钒钛铸铁的组织特点是在强韧化的基体上弥散分布着极高硬度的细小质点，使其具有强度高、耐磨性好且磨损均匀的特性。而且钒钛提高铸铁高温强度的效果比其提高常温强度的效果更显著。但由于Ti是成分过冷元素，又是显著提高强度的元素，Ti含量过高则形成过冷石墨，显著降低导热性，从而降低耐热疲劳性，Ti含量过低则不利于提高强度。因此，生产高强度、高耐磨性和高耐热疲劳性钒钛灰铸铁的技术难点在于如何选择适宜的Ti含量，同时通过优化工艺改善石墨形态和提高强度。
发明内容
本发明正是基于以上技术问题，提供一种可以有效提高灰铸铁的强度、耐热疲劳性和耐磨性，从而提高其使用寿命，并且在性能提高的同时，能降低生产成本的钒钛灰铸铁。
本发明的另外一种目的为提供一种钒钛灰铸铁的生产工艺。
本发明的技术方案为：
一种钒钛灰铸铁，包括以下重量百分比含量的化学成分：C：3.2～3.6％，Si：1.6～1.9％，Mn：0.7～0.9％，P：0％～0.10％，S：0.07～0.12％，V：0.15～0.20％，Ti：0.07～0.12％，Cr：0.25～0.35％，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质。
钒钛灰铸铁，优选包括以下重量百分比含量的化学成分：C：3.3～3.5％，Si：1.6～1.9％，Mn：0.7～0.9％，P：0％～0.10％，S：0.07～0.12％，V：0.15～0.18％，Ti：0.07～0.12％，Cr：0.25～0.35％，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质。
更进一步优选，钒钛灰铸铁，优选包括以下重量百分比含量的化学成分：C：3.35～3.45％，Si：1.7～1.8％，Mn：0.7～0.8％，P：0％～0.10％，S：0.07～0.12％，V：0.16～0.18％，Ti：0.08～0.10％，Cr：0.28～0.32％，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质。
所述的钒钛灰铸铁的抗拉强度为280～320MPa，硬度为HB200～220，金相组织中石墨形态为A型面积百分比为85％以上，石墨长度为3～5级，基体组织中珠光体含量≥98％，碳化物+磷共晶≤2％。
一种钒钛灰铸铁的生产工艺，包括以下步骤：
a)熔制原铁水：以钒钛生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁、锰铁、铬铁为炉料，其中将增碳剂加入炉底；炉料中各化学成分的重量配比为：C：3.2～3.6％，Si：1.3～1.6％，Mn：0.7～0.9％，P：0％～0.10％，S：0.07～0.12％，V：0.15～0.20％，Ti：0.07～0.12％，Cr：0.25～0.35％，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质。用中频感应炉进行熔炼，熔清后升温过热净化铁水，在1520～1530℃保温10分钟，以使增碳剂完全溶解，过热后加入聚渣剂并扒渣，然后加入铁水重量3～5％的回炉料，以增加异质核心，提高铁水石墨化能力，表面加聚渣剂保温。所述的增碳剂为石墨化增碳剂，其成分及其所占的百分含量为：固定碳90～93％，S≤0.4％，粒度为3～6mm。聚渣剂为膨胀珍珠岩。
b)铁水孕育及浇注：将步骤a)熔制的铁水倒入浇包，同时将称量好的孕育剂均匀加入铁水流中冲入包内，进行第一次孕育，孕育剂为粒度3～8mm的硅钡孕育剂，第一次的加入量为铁水总质量百分含量的0.3～0.4％；出铁后加入聚渣剂并扒渣，浇注试样，在浇注过程中，随流加入Fe-Si75孕育剂进行第二次孕育；第二次孕育剂的加入量为铁水总质量百分含量的0.1～0.2％，粒度为0.5～1.0mm。两次孕育可使硅的质量百分含量增加0.3％左右，使试样中最终硅的质量百分含量达到原料中含量要求；铁水倒入浇注包的出铁温度为1430℃～1460℃，浇注温度为1350℃～1380℃。
c)打箱清理：将浇注试样冷却至200℃以下进行打箱，冷却至室温后清理即得灰铸铁。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(一)、合理的成分设计：适宜的钒钛含量，在提高强度的同时，减轻钛对石墨形态和钒对加工性能的不利影响；适宜的碳硅，以促进石墨化，提高强度；将硫作为有益元素使用，控制适宜的硫，以改善孕育效果，促进石墨化，改善石墨形态，提高强度；较低的磷，以减少磷共晶含量，降低脆性；适宜的铬，以提高强度。
(二)、优化熔炼工艺：采用石墨化增碳剂，并采取熔炼后期加入少量回炉料增加异质核心工艺，提高铁水石墨化能力，改善石墨形态。
(三)、采用二次孕育处理：采用硅钡孕育剂出铁槽冲入孕育与Fe-Si75孕育剂浇口杯随流孕育，两次孕育处理，以提高孕育效果，改善石墨形态，消除碳化物和铁素体，提高珠光体含量。
(四)、以低廉钒钛生铁为原料，不加贵重合金，生产高强、耐磨、高耐热疲劳性钒钛铸铁，具有成本低、性能高的优势，也有利于节约贵重合金资源，促进钒钛资源综合利用的益处。
附图说明
图1为本发明中实施例1的钒钛灰铸铁石墨形态为A型的金相组织图；
图2为本发明中实施例1的钒钛灰铸铁基体组织98.8％珠光体+1.2％(碳化物、磷共晶)的金相组织图；
图3为本发明对比例2的钒钛灰铸铁石墨形态为A型65％+E型30％+B型的金相组织图。
具体实施方式
本发明的钒钛灰铸铁包括以下重量百分比含量的化学成分：C：3.2～3.6％，Si：1.6～1.9％，Mn：0.7～0.9％，P：0％～0.10％，S：0.07～0.12％，V：0.15～0.20％，Ti：0.07～0.12％，Cr：0.25～0.35％，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质。其中，钒钛灰铸铁金相组织中石墨形态为A型85％以上，石墨长度为3～5级，基体组织中珠光体含量≥98％，碳化物+磷共晶≤2％。
本发明中钒、钛在铸铁中以固溶、析出相和块状化合物形式存在，具有细化石墨改善石墨形态分布和细化强化基体提高强度和耐磨性的作用。钒钛在铸铁中形成弥散分布的细小颗粒状高硬度碳氮化钒和碳氮化钛(VC—HV2800、TiC—HV3200)，对提高耐磨性发挥重要作用。钒钛铸铁的组织特点是在强韧化的基体上弥散分布着极高硬度的细小质点，使其具有耐磨性好且磨损均匀的特性。钒钛通过提高铸铁常温和高温强度来提高其耐热疲劳性，而且钒钛提高铸铁高温强度的效果比其提高常温强度的效果更显著。与普通铸铁加入贵重合金提高强度不同，本发明钒钛灰铸铁采用价格便宜的钒钛生铁为原料，利用钒钛生铁带入的钒钛元素合金化，不但合金化效果好，而且生产成本低。因此，本发明钒钛灰铸铁较普通铸铁具有更高的耐热疲劳性和耐磨性，使用寿命更高，且具有成本优势。
高强度高耐热疲劳性钒钛灰铸铁生产技术难点在于石墨形态控制和强度控制，由于钛是成分过冷元素，又显著提高强度，若钛量过高，则形成过冷石墨，降低导热性能，若钛量过低，则提高强度效果不显著，强度达不到要求；若钒量过高，则恶化加工性能，钒量过低，则提高强度效果不显著。本发明钒钛灰铸铁的特点在于通过成分和工艺优化，在不加贵重合金的基础上，获得A型石墨大于85％，强度大于280MPa的铸铁。本发明钒钛灰铸铁具有抗热疲劳性和耐磨性高，使用寿命长，且制造成本低的优点。
除成分外，增碳剂种类及铁水熔炼处理工艺对铸铁性能也有重要影响。增碳剂种类包括石墨化增碳剂和非石墨化增碳剂，前者易于溶入铁水，吸收率高，提高铁水石墨化能力强，促进A型石墨形成。铁水经过热处理后得到净化，但铁液中的异质核心大量减少，石墨化能力减弱。为提高铁液形核能力，多采用孕育处理工艺，即在出铁时或浇注时向铁液中加入孕育剂方法，而在炉内向过热铁液中加入回炉料同样可以起到增加异质核心，提高铁水石墨化能力的作用。本发明采用石墨化增碳剂增碳、向过热铁液中加入回炉料、出铁和浇注时两次孕育处理等多种方式提高铁水石墨化能力，促进A型石墨形成，细化组织提高强度。
碳的作用：石墨化元素，过低石墨数量少，形态差，不利于导热，过高，强度低，综合考虑其对耐热疲劳性影响，选择3.2～3.6％；硅：石墨化元素，具有固溶强化作用，过高增加石墨析出量，使石墨粗化，促进铁素体形成，过低则出现碳化物，适宜的硅有利于提高珠光体含量，选择Si：1.6～1.9％；磷是有害元素，形成磷共晶，增加脆性，P≤0.10％；硫在铸铁中形成MnS、TiS等多种化合物，适量的硫具有改善孕育效果，促进A型石墨，提高强度的作用，S控制在0.07～0.12％；铬是碳化物形成元素，具有细化组织，提高强度的作用，但过高则增加碳化物含量，增加脆性，Cr：0.25～0.35％。钒、钛作用，钒过高则恶化加工性能，钒量过低，则提高强度效果不显著；钛是成分过冷元素，又显著提高强度，若钛过高则促进过冷石墨形成，不利于提高A型石墨比例，降低导热性能，若钛量过低，则提高强度效果不显著，强度达不到要求。控制适宜钒钛含量：V：0.15～0.20％，Ti：0.07～0.12％。
本发明中钒钛灰铸铁的生产工艺包括以下步骤：
a)熔制原铁水：以钒钛生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁、锰铁、铬铁为炉料，炉料中各化学成分的重量配比为：C：3.2～3.6％，Si：1.3～1.6％，Mn：0.7～0.9％，P：0％～0.10％，S：0.07～0.12％，V：0.15～0.20％，Ti：0.07～0.12％，Cr：0.25～0.35％，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质；用中频感应炉进行熔炼，熔清后升温过热净化铁水，在1520～1530℃保温10分钟，以使增碳剂完全溶解，过热后加入聚渣剂并扒渣，然后加入铁水重量3～5％的回炉料，以增加异质核心，提高铁水石墨化能力，表面加聚渣剂保温；
b)铁水孕育及浇注：将a)步骤熔制的铁水倒入浇注包，同时将称量好
的孕育剂均匀加入铁水流中冲入包内，进行一次孕育，孕育剂为粒度3～8mm的硅钡孕育剂，加入量为铁水质量的0.3～0.4％；出铁后加入聚渣剂，扒渣，浇注试样，在浇注过程中，随流加入粒度0.5～1.0mm的Fe-Si75孕育剂，加入量为铁水质量的0.1～0.2％，进行二次孕育。两次孕育的孕育剂增硅0.3～0.4％，使产品终硅达到设计要求；铁水倒入浇注包的出铁温度为1430℃～1460℃，浇注温度为1350℃～1380℃。
c)打箱清理：将浇注试样冷却至200℃以下进行打箱，冷却至室温后清
理即得灰铸铁。
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例并不限制本发明的范围，本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
以下实施例均按上述钒钛灰铸铁的生产工艺进行试制。
实施例1：
一种钒钛灰铸铁，包括以下重量百分比含量的元素：C：3.36％，Si：1.60％，Mn：0.85％，P：0.069％，S：0.077％，V：0.163％，Ti：0.076％，Cr：0.275％，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质。
实施例2：
一种钒钛灰铸铁，包括以下重量百分比含量的元素：C：3.41％，Si：1.85％，Mn：0.89％，P：0.074％，S：0.085％，V：0.176％，Ti：0.086％，Cr：0.302％，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质。
实施例3：
一种钒钛灰铸铁，包括以下重量百分比含量的元素：C：3.43％，Si：2.00％，Mn：0.88％，P：0.078％，S：0.088％，V：0.185％，Ti：0.082％，Cr：0.293％，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质。
实施例4：
一种钒钛灰铸铁，包括以下重量百分比含量的元素：C：3.45％，Si：1.69％，Mn：0.86％，P：0.080％，S：0.090％，V：0.180％，Ti：0.088％，Cr：0.286％，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质。
将实施例1至实施例4的钒钛灰铸铁采用具体实施方式中的工艺步骤进行试样制备，然后测试其金相组织和机械性能，测试结果如表1。
表1 钒钛灰铸铁金相组织和机械性能
金相组织采用XJP-300金相显微镜检验；强度采用φ10单肩金属拉伸长试样，在HENGSHAN(HS)600千牛顿液压万能试验机检验；硬度样尺寸为φ20×20，采用HB-3000B-I布氏硬度计检验3点，取平均值。
从表中试验数据看出，采用本发明确定成分范围和生产工艺试制的钒钛灰铸铁，其金相组织和机械性能均达到本发明要求的技术指标。
以下为对比例1～4，进一步说明各因素对钒钛灰铸铁组织和性能的影响情况：
各对比例钒钛灰铸铁中各化学成分如表2，
表2 对比例钒钛灰铸铁中化学成分(质量％)
| 炉号 | C | Si | Mn | P | S | V | Ti | Cr |
| 对比例1 | 3.40 | 1.75 | 0.80 | 0.085 | 0.088 | 0.182 | 0.118 | 0.31 |
| 对比例2 | 3.42 | 1.73 | 0.82 | 0.082 | 0.085 | 0.180 | 0.145 | 0.30 |
| 对比例3 | 3.38 | 1.77 | 0.78 | 0.087 | 0.087 | 0.183 | 0.113 | 0.29 |
| 对比例4 | 3.40 | 1.76 | 0.77 | 0.083 | 0.045 | 0.185 | 0.112 | 0.32 |
对比1至对比例4中，以对比例1为基准例，对比例1中Ti的含量为本发明设定成分范围上限，其余成分为中间值，用以说明在本发明设定成分范围内，Ti对石墨形态产生了较大的影响；对比例2为在对比例1的基础上，当Ti所占的质量百分含量超出本申请中数值上限范围的情况；对比例3为在对比例1基础上，取消增加异质核心工艺的情况；对比例4为在对比例1基础上，S的质量百分含量低于本申请中范围下限的情况。对比例1、对比例2、对比例4操作步骤与前述实施方式中的步骤相同，对比例3中取消了铁水过热后加入少量回炉料增加异质核心的工艺。
各对比例试样组织性能测定结果如表3。
表3 对比例钒钛灰铸铁组织性能
表3中，A、E和B分别代表金相组织中石墨形态的类型，从表中对比例1结果看，当Ti为本发明设定成分上限时，石墨形态中已出现少量E型过冷石墨，而A型石墨数量已达到本发明要求的下限。从表中对比例2结果可以得出，当Ti超出本发明设定成分上限时，石墨形态中已出现大量E型过冷石墨，而A型石墨数量已远低于本发明要求的下限。因此，将Ti控制在本发明要求上限以下，对于保证A型石墨在本发明要求的85％以上是必要的。从表中对比例3结果看，当取消增加异质核心的工艺时，石墨形态中出现较多E型过冷石墨，而A型石墨数量亦随之降低到本发明要求的下限以下，同时碳化物数量增加，强度降低。由此可见，采用增加异质核心的工艺对于改善石墨形态增加强度具有显著效果。从表中对比例4结果看，当S含量低于本发明要求下限时，石墨形态中E型过冷石墨增加，而A型石墨数量随之减少到低于本发明要求的下限，同时碳化物数量显著增加，强度明显降低。由此说明，保持S含量在本发明要求下限以上，对于保证石墨形态、碳化物和强度达标是必要的。
Claims (9)
1.一种钒钛灰铸铁，其特征在于，包括以下重量百分比含量的化学成分：C：3.2～3.6％，Si：1.6～1.9％，Mn：0.7～0.9％，P：0％～0.10％，S：0.07～0.12％，V：0.15～0.20％，Ti：0.07～0.12％，Cr：0.25～0.35％，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的钒钛灰铸铁，其特征在于，包括以下重量百分比含量的化学成分：C：3.3～3.5％，Si：1.6～1.9％，Mn：0.7～0.9％，P：0％～0.10％，S：0.07～0.12％，V：0.15～0.18％，Ti：0.07～0.12％，Cr：0.25～0.35％，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的钒钛灰铸铁，其特征在于，包括以下重量百分比含量的化学成分：C：3.35～3.45％，Si：1.7～1.8％，Mn：0.7～0.8％，P：0％～0.10％，S：0.07～0.12％，V：0.16～0.18％，Ti：0.08～0.10％，Cr：0.28～0.32％，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1～3中任意一项权利要求所述的钒钛灰铸铁，其特征在于：所述的钒钛灰铸铁的抗拉强度为280～320MPa，硬度为HB200～220，金相组织中A型石墨85％以上，石墨长度为3～5级，基体组织中珠光体含量≥98％，碳化物+磷共晶≤2％。
5.一种钒钛灰铸铁的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
a)熔制原铁水：以钒钛生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁、锰铁、铬铁为炉料，将增碳剂加入炉底，炉料中各化学成分的重量配比为：C：3.2～3.6％，Si：1.3～1.6％，Mn：0.7～0.9％，P：0％～0.10％，S：0.07～0.12％，V：0.15～0.20％，Ti：0.07～0.12％，Cr：0.25～0.35％，余量为Fe和其它微量元素及不可避免的杂质；用中频感应炉进行熔炼，熔清后升温过热净化铁水，在1520～1530℃保温10分钟，以使增碳剂完全溶解，过热后加入聚渣剂并扒渣，然后加入少量回炉料，以增加异质核心，提高铁水石墨化能力，表面加聚渣剂保温,调整铁水成分至达到要求范围；
b)铁水孕育及浇注：将步骤a)熔制的铁水倒入浇包，同时将称量好的孕育剂均匀加入铁水流中冲入包内，进行一次孕育；出铁后加入聚渣剂，扒渣，浇注试样，在浇注过程中，随流加入孕育剂，进行二次孕育；其中铁水倒入浇包的出铁温度为1450～1480℃，铁水浇入铸型的浇注温度为1350～1380℃，两次孕育处理中孕育剂增硅0.3％，使试样终硅达到设计要求；
c)打箱清理：将浇注试样冷却至200℃以下进行打箱，冷却至室温后清理即得灰铸铁。
6.根据权利要求5所述的一种钒钛灰铸铁的生产工艺，其特征在于：所述的第一次孕育处理中加入的孕育剂为硅钡合金，其成分及其百分含量为：Si:60～70％，Ba:2～6％，Ca:0.5～2.0％,Al:1～2％，余量为铁，其添加量为铁水质量的0.3～0.4％，粒度为3～8mm。
7.根据权利要求5所述的一种钒钛灰铸铁的生产工艺，其特征在于：所述的第二次孕育处理中加入的孕育剂为Fe～Si75，其成分及百分含量为：Si：70～75％，余量为铁，其添加量为铁水质量的0.1～0.2％，粒度为0.5～1.0mm。
8.根据权利要求5所述的一种钒钛灰铸铁的生产工艺，其特征在于：所述的增碳剂为石墨化增碳剂，其成分为：固定碳质量百分含量为90～93％，S的质量百分含量≤0.4％，粒度为3～6mm。
9.根据权利要求5所述的一种钒钛灰铸铁的生产工艺，其特征在于：所述的聚渣剂为膨胀珍珠岩。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410223406.6A CN103952621B (zh) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | 一种钒钛灰铸铁及其生产工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410223406.6A CN103952621B (zh) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | 一种钒钛灰铸铁及其生产工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103952621A true CN103952621A (zh) | 2014-07-30 |
| CN103952621B CN103952621B (zh) | 2016-08-24 |
Family
ID=51329967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410223406.6A Expired - Fee Related CN103952621B (zh) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | 一种钒钛灰铸铁及其生产工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103952621B (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104195423A (zh) * | 2014-09-24 | 2014-12-10 | 山东宏马工程机械有限公司 | 高碳低硅含铌铸铁制动盘及其制备方法 |
| CN104498816A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-08 | 河北兴盛机械有限公司 | 切削性能优良的灰铸铁及其生产方法 |
| CN107297456A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-10-27 | 霍山县忠福机电科技有限公司 | 汽车制动鼓的铸造方法 |
| CN107326138A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-07 | 山东力得制动科技有限公司 | 一种铸造汽车制动毂铸件用灰铸铁的熔炼工艺 |
| CN107686935A (zh) * | 2017-08-02 | 2018-02-13 | 马鞍山市万鑫铸造有限公司 | 钒钛灰铸铁及灰铸铁‑球墨铸铁双材料铸件的工艺 |
| CN111455264A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-07-28 | 中原内配集团股份有限公司 | 一种钒钛合金灰铸铁气缸套及其制备方法 |
| CN114558997A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-31 | 宁国东方碾磨材料股份有限公司 | 一种改善高强度灰铸铁加工性的孕育剂及灰铸铁制备方法 |
| WO2022176237A1 (ja) * | 2021-02-16 | 2022-08-25 | 芝浦機械株式会社 | 片状黒鉛鋳鉄製品及びその製造方法 |
| IT202100032792A1 (it) * | 2021-12-28 | 2023-06-28 | Brembo Spa | Ghisa grigia, in particolare per componenti di freni a disco |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998028456A1 (en) * | 1996-12-20 | 1998-07-02 | Hayes Lemmerz International, Inc. | Gray iron composition and brake components formed thereof |
| CN1970808A (zh) * | 2005-11-22 | 2007-05-30 | 丹阳市万隆铸造有限公司 | 一种轿车用前制动盘铸件及其制作方法 |
| CN101781734A (zh) * | 2010-04-12 | 2010-07-21 | 四川省富邦钒钛制动鼓有限公司 | 钒钛铸铁及其生产方法 |
| CN102191424A (zh) * | 2010-03-19 | 2011-09-21 | 湖北三环铸造股份有限公司 | 一种铸态低合金高热疲劳强度灰铸铁制动材料 |
| CN102618794A (zh) * | 2012-03-24 | 2012-08-01 | 承德求业钒钛抗磨科技材料有限公司 | 一种铬钒钛金属耐磨材料及生产工艺 |
| CN102690986A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-09-26 | 南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 | 一种中薄壁铸态无镍低温球墨铸铁熔炼方法 |
| CN103088263A (zh) * | 2011-11-08 | 2013-05-08 | 烟台胜地汽车零部件制造有限公司 | 一种刹车盘及其制备方法 |
| CN103572149A (zh) * | 2013-09-28 | 2014-02-12 | 富士和机械工业（湖北）有限公司 | 高强度制动盘及其铸造方法 |
| CN104745916A (zh) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | 重庆铜梁渝和实业有限公司 | 一种汽车制动鼓及制造方法 |
-
2014
- 2014-05-26 CN CN201410223406.6A patent/CN103952621B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998028456A1 (en) * | 1996-12-20 | 1998-07-02 | Hayes Lemmerz International, Inc. | Gray iron composition and brake components formed thereof |
| CN1970808A (zh) * | 2005-11-22 | 2007-05-30 | 丹阳市万隆铸造有限公司 | 一种轿车用前制动盘铸件及其制作方法 |
| CN102191424A (zh) * | 2010-03-19 | 2011-09-21 | 湖北三环铸造股份有限公司 | 一种铸态低合金高热疲劳强度灰铸铁制动材料 |
| CN101781734A (zh) * | 2010-04-12 | 2010-07-21 | 四川省富邦钒钛制动鼓有限公司 | 钒钛铸铁及其生产方法 |
| CN103088263A (zh) * | 2011-11-08 | 2013-05-08 | 烟台胜地汽车零部件制造有限公司 | 一种刹车盘及其制备方法 |
| CN102618794A (zh) * | 2012-03-24 | 2012-08-01 | 承德求业钒钛抗磨科技材料有限公司 | 一种铬钒钛金属耐磨材料及生产工艺 |
| CN102690986A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-09-26 | 南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 | 一种中薄壁铸态无镍低温球墨铸铁熔炼方法 |
| CN103572149A (zh) * | 2013-09-28 | 2014-02-12 | 富士和机械工业（湖北）有限公司 | 高强度制动盘及其铸造方法 |
| CN104745916A (zh) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | 重庆铜梁渝和实业有限公司 | 一种汽车制动鼓及制造方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 石富: "《矿热炉控制与操作》", 31 October 2010, 冶金工业出版社 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104195423A (zh) * | 2014-09-24 | 2014-12-10 | 山东宏马工程机械有限公司 | 高碳低硅含铌铸铁制动盘及其制备方法 |
| CN104498816A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-08 | 河北兴盛机械有限公司 | 切削性能优良的灰铸铁及其生产方法 |
| CN107297456A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-10-27 | 霍山县忠福机电科技有限公司 | 汽车制动鼓的铸造方法 |
| CN107326138A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-07 | 山东力得制动科技有限公司 | 一种铸造汽车制动毂铸件用灰铸铁的熔炼工艺 |
| CN107686935A (zh) * | 2017-08-02 | 2018-02-13 | 马鞍山市万鑫铸造有限公司 | 钒钛灰铸铁及灰铸铁‑球墨铸铁双材料铸件的工艺 |
| CN111455264A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-07-28 | 中原内配集团股份有限公司 | 一种钒钛合金灰铸铁气缸套及其制备方法 |
| JP7278316B2 (ja) | 2021-02-16 | 2023-05-19 | 芝浦機械株式会社 | 片状黒鉛鋳鉄製品及びその製造方法 |
| WO2022176237A1 (ja) * | 2021-02-16 | 2022-08-25 | 芝浦機械株式会社 | 片状黒鉛鋳鉄製品及びその製造方法 |
| JP2022124625A (ja) * | 2021-02-16 | 2022-08-26 | 芝浦機械株式会社 | 片状黒鉛鋳鉄製品及びその製造方法 |
| IT202100032792A1 (it) * | 2021-12-28 | 2023-06-28 | Brembo Spa | Ghisa grigia, in particolare per componenti di freni a disco |
| WO2023126810A1 (en) * | 2021-12-28 | 2023-07-06 | Brembo S.P.A. | Grey cast iron, in particular for disc brake components |
| CN114558997A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-31 | 宁国东方碾磨材料股份有限公司 | 一种改善高强度灰铸铁加工性的孕育剂及灰铸铁制备方法 |
| CN114558997B (zh) * | 2022-02-25 | 2024-02-20 | 宁国东方碾磨材料股份有限公司 | 一种改善高强度灰铸铁加工性的孕育剂及灰铸铁制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103952621B (zh) | 2016-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103952621A (zh) | 一种钒钛灰铸铁及其生产工艺 | |
| JP6079641B2 (ja) | 強度及び靭性に優れた球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法 | |
| CN101942619B (zh) | 合金铸铁玻璃模具材料及其制备方法 | |
| CN102796939B (zh) | 一种采用混合蠕化剂制备蠕墨铸铁的方法 | |
| CN101781734B (zh) | 钒钛铸铁及其生产方法 | |
| CN104233052B (zh) | 铬钼铜合金蠕铁制动鼓及其制备方法 | |
| CN102676906B (zh) | 一种蠕墨铸铁的制备方法 | |
| CN104195423B (zh) | 高碳低硅含铌铸铁制动盘及其制备方法 | |
| CN102851575A (zh) | 抗氧化性合金化灰口铸铁及其制备方法 | |
| CN103146988B (zh) | 高耐热疲劳性合金球墨铸铁玻璃模具材料及其制备方法 | |
| CN103789600B (zh) | 过共晶高铬铸铁制备方法 | |
| CN108441752A (zh) | 一种汽车制动盘用球墨铸铁及其制备方法 | |
| CN105401064A (zh) | 一种中硅钼球墨铸铁及其生产方法 | |
| CN103866177A (zh) | 一种高强韧铸铁重载汽车刹车鼓及其制作工艺 | |
| CN102400032B (zh) | 一种大断面球墨铸铁 | |
| WO2019120122A1 (zh) | -40℃低温高强高韧球墨铸铁及其制备方法和铁路机车零部件 | |
| CN105112790A (zh) | 一种高强度耐磨球墨铸钢及其制备方法 | |
| CN103952620B (zh) | 一种钒钛铁素体球墨铸铁及其制备方法 | |
| CN101736191A (zh) | 耐热球铁冲压模具镶块材料 | |
| CN103484794B (zh) | 一种多元合金铸铁的制备方法 | |
| CN110066959B (zh) | 一种高强度低硫高锰孕育灰铸铁材料及其熔炼浇注工艺 | |
| CN104651705B (zh) | 一种过共晶耐磨高铬铸铁及其制备方法 | |
| CN104532107A (zh) | 一种钒钛蠕墨铸铁制动鼓及其制造方法 | |
| CN109594007B (zh) | 一种蠕状石墨铸铁及其制备工艺和应用 | |
| CN103556037A (zh) | 一种发动机干式气缸用球墨铸铁的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160111 Address after: 614000 Sichuan Province, Leshan City District Su Ji Zhen Su West Road No. 109 Applicant after: Chen Guo Address before: 617007 Panzhihua province Sichuan City Renhe District Tongde town horse village Applicant before: Sichuan Fubon Vanadium and Titanium Co.,Ltd . |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PP01 | Preservation of patent right | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20170727 Granted publication date: 20160824 |
|
| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20190727 Granted publication date: 20160824 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160824 Termination date: 20200526 |