CN104561739A - 耐摩擦球墨铸铁及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐摩擦球墨铸铁及其制备方法和应用，其中，所述制备方法包括：(1)将球铁、废钢、铁屑、增碳剂和锰铁混合后进行熔炼，得到混合物M1；(2)向混合物M1中加入纳米氧化钙进行熔炼，得到混合物M2；(3)向混合物M2中加入孕育剂和球化剂，得到球墨铸铁；其中，相对于100重量份的所述球铁，所述废钢的用量为10-40重量份，所述铁屑的用量为5-20重量份，所述增碳剂的用量为0.1-5重量份，所述锰铁的用量为0.1-5重量份，所述孕育剂的用量为0.5-5重量份，所述球化剂的用量为1-10重量份，所述纳米氧化钙的用量为1-20重量份。通过上述设计，实现了耐摩擦性能良好，使用寿命得到大大的提高。
Description
技术领域
本发明涉及球墨铸铁的加工制造领域，具体地，涉及一种耐摩擦球墨铸铁及其制备方法和应用。
背景技术
在日常生产中，球墨铸铁因其良好的加工性能使得其使用范围极为广泛，应用于生产的很多领域中，而球墨铸铁制得的铸件在实际使用过程中往往因其耐摩擦性能较差，使得其在使用过程中易于摩擦，尤其是在生产设备上，其较差的耐摩擦性能使得其极易被磨损，从而给生产带来一定的影响。
因而，提供一种耐摩擦性能好，在生产中大大增加其使用寿命，扩大其使用范围的耐摩擦球墨铸铁及其制备方法是本发明亟需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术中球墨铸铁耐摩擦性能一般，使用寿命较短的问题，从而提供一种耐摩擦性能好，在生产中大大增加其使用寿命，扩大其使用范围的耐摩擦球墨铸铁及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种耐摩擦球墨铸铁的制备方法，其中，所述制备方法包括：
(1)将球铁、废钢、铁屑、增碳剂和锰铁混合后进行熔炼，得到混合物M1；
(2)向混合物M1中加入纳米氧化钙进行熔炼，得到混合物M2；
(3)向混合物M2中加入孕育剂和球化剂，得到球墨铸铁；其中，
相对于100重量份的所述球铁，所述废钢的用量为10-40重量份，所述铁屑的用量为5-20重量份，所述增碳剂的用量为0.1-5重量份，所述锰铁的用量为0.1-5重量份，所述孕育剂的用量为0.5-5重量份，所述球化剂的用量为1-10重量份，所述纳米氧化钙的用量为1-20重量份。
本发明还提供了一种根据上述所述的制备方法制得的耐摩擦球墨铸铁。
本发明还提供了一种上述所述的耐摩擦球墨铸铁在生产中的应用。
通过上述技术方案，本发明将一定比例的球铁、废钢、铁屑、增碳剂和锰铁混合后进行熔炼，而后采用一定量的纳米氧化钙与上述混合物混合并熔炼，对上述混合物起到一定的改性效果，而后再使用孕育剂和球化剂进行孕育和球化，从而使得制得的球墨铸铁摩擦系数降低，具有更好的耐摩擦性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种耐摩擦球墨铸铁的制备方法，其中，所述制备方法包括：
(1)将球铁、废钢、铁屑、增碳剂和锰铁混合后进行熔炼，得到混合物M1；
(2)向混合物M1中加入纳米氧化钙进行熔炼，得到混合物M2；
(3)向混合物M2中加入孕育剂和球化剂，得到球墨铸铁；其中，
相对于100重量份的所述球铁，所述废钢的用量为10-40重量份，所述铁屑的用量为5-20重量份，所述增碳剂的用量为0.1-5重量份，所述锰铁的用量为0.1-5重量份，所述孕育剂的用量为0.5-5重量份，所述球化剂的用量为1-10重量份，所述纳米氧化钙的用量为1-20重量份。
上述设计通过将一定比例的球铁、废钢、铁屑、增碳剂和锰铁混合后进行熔炼，而后采用一定量的纳米氧化钙与上述混合物混合并熔炼，对上述混合物起到一定的改性效果，而后再使用孕育剂和球化剂进行孕育和球化，从而使得制得的球墨铸铁摩擦系数降低，具有更好的耐摩擦性能。
为了使得制得的球墨铸铁具有更好的耐摩擦性能，在本发明的一种优选的实施方式中，相对于100重量份的所述球铁，所述废钢的用量为20-30重量份，所述铁屑的用量为10-15重量份，所述增碳剂的用量为1-3重量份，所述锰铁的用量为1-3重量份，所述孕育剂的用量为2-4重量份，所述球化剂的用量为3-7重量份，所述纳米氧化钙的用量为5-15重量份。
所述纳米氧化钙可以为本领域常规使用的纳米氧化钙类型，只要达到纳米级别的氧化钙颗粒在本发明中均可使用，当然，为了使得该纳米氧化钙可以更好地混合，在本发明的一种优选的实施方式中，所述纳米氧化钙的粒径可以选择不大于100nm。
所述铁屑可以为常规使用的铁屑类型，例如，在本发明的一种优选的实施方式中，所述铁屑可以选择为铁的含量不小于95重量％的铁屑。
所述球铁可以为本领域常规使用的球铁类型，例如，在本发明的一种优选的实施方式中，所述球铁可以选择硅的含量为0.8-1.2重量％。
所述废钢可以为本领域常规使用的废钢类型，例如，在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得制得的球墨铸铁具有更好的耐摩擦性能，所述废钢可以选择为含锰量不大于0.25重量％的低锰废钢。
所述孕育剂可以选择为本领域常规使用的孕育剂类型，例如，在本发明的一种优选的实施方式中，所述孕育剂可以为硅铁孕育剂、硅钡孕育剂和稀土孕育剂中的一种或多种。
所述球化剂可以为常规使用的球化剂类型，例如，可以为纯镁，当然，为了使得制得的球墨铸铁具有更好的使用性能，在本发明的一种优选的实施方式中，所述球化剂可以为含镁量为6-9重量％的球化剂类型。
步骤(1)中的熔炼可以按照本领域常规的熔炼方式进行，熔炼温度可以不作进一步限定，只要保证其熔化混合即可，例如，在本发明的一种优选的实施方式中，步骤(1)中熔炼温度可以进一步限定为1400-1600℃。
本发明还提供了一种根据上述所述的制备方法制得的耐摩擦球墨铸铁。
本发明还提供了一种上述所述的耐摩擦球墨铸铁在生产中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，所述球铁为新余市豪泰工贸有限公司生产的牌号为Q10的球铁，所述废钢为聊城宝隆物资有限公司生产的市售低锰废钢，所述铁屑为常规市售铁含量为95％的铁屑，所述增碳剂为郑州新华炉料科技有限公司生产的石墨化增碳剂，所述孕育剂为包头市西普稀土有限责任公司生产的稀土孕育剂，所述球化剂为河南嘉恩特实业有限公司生产的含镁量为8％的市售球化剂，所述纳米氧化钙为市售粒径为100nm的纳米氧化钙，所述锰铁为常规市售品。
实施例1
将100g球铁、20g废钢、10g铁屑、1g增碳剂和1g锰铁混合后置于1400℃的环境下进行熔炼，得到混合物M1；向混合物M1中加入5g纳米氧化钙进行熔炼，得到混合物M2；向混合物M2中加入2g孕育剂和3g球化剂，得到耐摩擦球墨铸铁A1。
实施例2
将100g球铁、30g废钢、15g铁屑、3g增碳剂和3g锰铁混合后置于1600℃的环境下进行熔炼，得到混合物M1；向混合物M1中加入15g纳米氧化钙进行熔炼，得到混合物M2；向混合物M2中加入4g孕育剂和7g球化剂，得到耐摩擦球墨铸铁A2。
实施例3
将100g球铁、25g废钢、12g铁屑、2g增碳剂和2g锰铁混合后置于1500℃的环境下进行熔炼，得到混合物M1；向混合物M1中加入10g纳米氧化钙进行熔炼，得到混合物M2；向混合物M2中加入3g孕育剂和5g球化剂，得到耐摩擦球墨铸铁A3。
实施例4
按照实施例1的制备方法进行制备，不同的是，所述废钢的用量为10g，所述铁屑的用量为5g，所述增碳剂的用量为0.1g，所述锰铁的用量为0.1g，所述孕育剂的用量为0.5g，所述球化剂的用量为1g，所述纳米氧化钙的用量为1g，得到耐摩擦球墨铸铁A4。
实施例5
按照实施例2的制备方法进行制备，不同的是，所述废钢的用量为40g，所述铁屑的用量为20g，所述增碳剂的用量为5g，所述锰铁的用量为5g，所述孕育剂的用量为5g，所述球化剂的用量为10g，所述纳米氧化钙的用量为20g，得到耐摩擦球墨铸铁A5。
对比例1
按照实施例3的制备方法进行制备，不同的是，所述废钢的用量为5g，所述铁屑的用量为2g，所述增碳剂的用量为0.05g，所述锰铁的用量为0.05g，所述孕育剂的用量为0.1g，所述球化剂的用量为0.5g，所述纳米氧化钙的用量为0.5g，得到耐摩擦球墨铸铁D1。
对比例2
按照实施例3的制备方法进行制备，不同的是，废钢的用量为50g，所述铁屑的用量为30g，所述增碳剂的用量为10g，所述锰铁的用量为10g，所述孕育剂的用量为10g，所述球化剂的用量为20g，所述纳米氧化钙的用量为30g，得到耐摩擦球墨铸铁D2。
对比例3
河北坤泰球墨铸造有限公司生产的常规市售球墨铸铁D3。
测试例
将上述A1-A5和D1-D3分别在地面上和铁质设备上进行摩擦，而后测定其表面的磨损程度，得到的结果如表1所示。
表1
| 编号 | 摩擦后外观(地面) | 摩擦后外观(铁质设备) |
| A1 | 无明显摩擦 | 无明显摩擦 |
| A2 | 无明显摩擦 | 无明显摩擦 |
| A3 | 无明显摩擦 | 无明显摩擦 |
| A4 | 有一定摩擦 | 无明显摩擦 |
| A5 | 无明显摩擦 | 摩擦痕迹不明显 |
| D1 | 磨损严重 | 磨损较为严重 |
| D2 | 磨损严重 | 磨损严重 |
| D3 | 有一定摩擦 | 有一定摩擦 |
通过表1可以看出，在本发明范围内制得的球墨铸铁的耐摩擦性能较好，优于常规市售品，但是在本发明范围外制得的球墨铸铁的耐摩擦性能则不好，且在本发明优选范围内制得的球墨铸铁的耐摩擦性能更优，大大降低了与接触面的摩擦，进而保证了使用寿命的有效提高。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种耐摩擦球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将球铁、废钢、铁屑、增碳剂和锰铁混合后进行熔炼，得到混合物M1；
(2)向混合物M1中加入纳米氧化钙进行熔炼，得到混合物M2；
(3)向混合物M2中加入孕育剂和球化剂，得到球墨铸铁；其中，
相对于100重量份的所述球铁，所述废钢的用量为10-40重量份，所述铁屑的用量为5-20重量份，所述增碳剂的用量为0.1-5重量份，所述锰铁的用量为0.1-5重量份，所述孕育剂的用量为0.5-5重量份，所述球化剂的用量为1-10重量份，所述纳米氧化钙的用量为1-20重量份。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，相对于100重量份的所述球铁，所述废钢的用量为20-30重量份，所述铁屑的用量为10-15重量份，所述增碳剂的用量为1-3重量份，所述锰铁的用量为1-3重量份，所述孕育剂的用量为2-4重量份，所述球化剂的用量为3-7重量份，所述纳米氧化钙的用量为5-15重量份。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述纳米氧化钙的粒径不大于100nm；
所述铁屑中铁的含量不小于95重量％。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述球铁中硅的含量为0.8-1.2重量％。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述废钢为含锰量不大于0.25重量％的低锰废钢。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述孕育剂为硅铁孕育剂、硅钡孕育剂和稀土孕育剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述球化剂为含镁量为6-9重量％的球化剂类型。
8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(1)中熔炼温度为1400-1600℃。
9.一种根据权利要求1-8中任意一项所述的制备方法制得的耐摩擦球墨铸铁。
10.一种根据权利要求9所述耐摩擦球墨铸铁在生产中的应用。
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