CN105200302A

CN105200302A - 高硅钼球墨铸铁材料的制备方法及高硅钼球墨铸铁材料

Info

Publication number: CN105200302A
Application number: CN201510583702.1A
Authority: CN
Inventors: 韩军; 郭亮; 孙升; 尤国庆
Original assignee: Kocel Machinery Co Ltd
Current assignee: Kocel Machinery Co Ltd
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2015-12-30

Abstract

一种高硅钼球墨铸铁材料，其特征在于：所述高硅钼球墨铸铁材料的化学成份为：碳：3.3%～3.5%、硅：3.4%～3.6%、锰≤0.5%、磷≤0.05%、硫：0.006%～0.012%、镁：0.04%～0.06%、钼：0.4%～0.6%、余量为铁，高硅钼球墨铸铁材料的抗拉强度≥460Mpa、屈服强度≥350Mpa、延伸率≥10%。本发明还提供一种高硅钼球墨铸铁材料的制备方法。

Description

高硅钼球墨铸铁材料的制备方法及高硅钼球墨铸铁材料

技术领域

本发明涉及种球墨铸铁材料的制备技术领域，尤其涉及一种高硅钼球墨铸铁材料的制备方法及高硅钼球墨铸铁。

背景技术

关于高硅钼材料，目前国内已有企业和高校对其进行了深入地研究，例如公开号为CN102978507A的发明专利中，采用了三次孕育，即球化包内孕育处理、铁水从球化包向浇注包倒包时进行倒包孕育、浇注时进行随流孕育，虽然可以保证不同壁厚处的球化率≥90%，可以消除舌尖处的显微缩松，但是使用了倒包孕育，增加了生产工序，而且该专利中为了提高石墨圆整度、消除碎化石墨，在倒包孕育时加入Sn、Sb微合金元素，不仅增加了生产工序，而且增加了生产成本。

发明内容

有必要提出一种不需要倒包孕育、不加入Sn、Sb微合金元素的高硅钼球墨铸铁材料的制备方法。

还有必要提出一种高硅钼球墨铸铁材料。

一种高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）原材料称取：用电子称称取原材料待用，按照重量百分比分别称取生铁60%、废钢17%、机铁23%、硅铁2.2%、钼铁1.0%；

（2）熔炼：将称取好的原材料按照废钢、机铁、生铁的顺序依次加入中频电炉熔炼，待废钢、机铁、生铁均熔化为铁液后，加入硅铁和钼铁，待硅铁和钼铁完全融入铁液中，取样检测铁液的化学成份和铁液的过冷度；

（3）变质：在浇注包底的球化反应室内放置球化剂，在球化剂的上面放置0.3%～0.4%的长效孕育剂，将出铁至浇注包的铁液达到30%时，加入0.5%的长效孕育剂进行随流孕育，出铁完成后在铁液浇注之前，加入0.1%-0.2%的长效孕育剂进行瞬时孕育；

（4）成份检测：对变质处理后的铁液检测其化学成份满足：按照各成份所占铁液的重量百分比，碳：3.3%～3.5%、硅：3.4%～3.6%、锰≤0.5%、磷≤0.05%、硫：0.006%～0.012%、镁：0.04%～0.06%、钼：0.4%～0.6%、余量为铁。

一种高硅钼球墨铸铁材料，所述高硅钼球墨铸铁材料的化学成份为：碳：3.3%～3.5%、硅：3.4%～3.6%、锰≤0.5%、磷≤0.05%、硫：0.006%～0.012%、镁：0.04%～0.06%、钼：0.4%～0.6%、余量为铁，高硅钼球墨铸铁材料的抗拉强度≥460Mpa、屈服强度≥350Mpa、延伸率≥10%。

本发明采用合理的生产工艺，选取适当的碳和硅，使材料在铸态下保证95%以上的铁素体，避免出现过多的渗碳体，适量的钼保证材料有足够的抗拉强度和屈服强度；通过合理的控制化学成份，充分发挥了各元素之间在不同环境下的作用，使得所生产的高硅钼球墨铸铁材料的抗拉强度≥460Mpa、屈服强度≥350Mpa、延伸率≥10%，由于合理的参数搭配和复合型熔炼工艺设计，使此材料在满足了铁素体基体材料的前提下，降低了制作成本和加工费用，实现了节能环保。

附图说明

图1为高硅钼球墨铸铁材料的试样一的球化率图。

图2为高硅钼球墨铸铁材料的试样一的金相组织图。

图3为高硅钼球墨铸铁材料的试样二的球化率图。

图4为高硅钼球墨铸铁材料的试样二的金相组织图。

具体实施方式

本发明的高硅钼球墨铸铁材料用于涡轮机高温部件的铸造。

高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）原材料称取：用电子称称取原材料待用，按照重量百分比分别称取生铁60%、废钢17%、机铁23%、硅铁2.2%、钼铁1.0%。

硅及钼的合理选取非常关键，硅是促进石墨化的元素，钼是反石墨化的元素，硅含量高有助于稳定铁素体，但同时增加了铸件的脆性；钼能够细化晶粒和石墨、提高铸铁的强度、热疲劳抗力和抗高温蠕变能力。

本发明选用的硅铁的硅含量为60%～75%，钼铁中的钼含量为50%～60%，选取高纯生铁，以增加铁水纯净度及形核能力，同时使用23%的机铁，此比例的机铁是回收球墨铸铁时可回收利用的机铁的量，从而有利于能源节约。

（2）熔炼：将备好的原材料按照废钢、机铁、生铁的顺序依次加入中频电炉熔炼，先加入废钢，目测废钢熔化成为液体后加入机铁，待机铁熔化为液体后加入生铁，待生铁熔化后得到铁液，然后加入硅铁和钼铁，待硅铁和钼铁完全融入铁液中，取样抽测铁液的化学成份和铁液的过冷度。

取样抽测铁液的化学成份满足：按照各成份所占铁液的重量百分比，碳：3.3%～3.5%、硅：2.4%～2.6%、锰≤0.5%、磷≤0.05%、硫：0.006%～0.012%、钼：0.4%～0.6%、余量为铁。

检测过冷度时，当过冷度高于6℃时，加入0.1%～0.2%的生铁调整过冷度至满足低于6℃，过冷度对后续铸件浇注时冷却速度、结晶温度的影响很大，检测过冷度并调整至合理的范围，是保证铸件熔炼质量的关键步骤。

（3）变质：在浇注包底的球化反应室内放置球化剂，球化剂为不含稀土的硅镁合金，球化剂的粒度为10mm～20mm，球化剂的用量为0.9%-1.2%，在球化剂的上面放置0.3%～0.4%的硅钡长效孕育剂，长效孕育剂的粒度为0.3mm～0.6mm，以益于提高石墨数量和石墨形态，将出铁至浇注包的铁液达到30%时，加入0.5%的长效孕育剂进行随流孕育，出铁完成后在铁液浇注之前，加入0.1%-0.2%的长效孕育剂进行瞬时孕育，经过变质处理的铁液应当在10分钟内完成浇注，以避免球化孕育衰退。

进一步，在废钢、机铁、生铁的熔化过程中，熔化温度控制在小于等于1380℃，熔化温度控制得当，使得原材料迅速熔化，融化速度越快，铁液的成份越稳定，待铁液的温度上升到1420℃～1440℃之间取样检测铁液的化学成份，此温度检测的化学成分和炉后成分比较接近。过热温度控制在1470℃～1490℃之间。此时铁液中的浮渣上浮效果最好，铁水纯净度最好，根据生产经验，温度越高，浮渣效果越好，但如果温度过高，会使铁液中的石墨核心较少，影响浇注后的铸件的质量。

进一步，在步骤（3）中还添加了预处理剂，预处理剂为碳化硅，碳化硅的重量百分比为0.2%，在铁液出铁之前，在浇注包底部的球化反应室内放置球化剂，在球化剂的上面放置0.3%～0.4%的长效孕育剂，然后在0.3%～0.4%的长效孕育剂的上面覆盖碳化硅，然后在碳化硅上面覆盖硅钢片。

在铁液倒入浇注包时，利用预处理剂碳化硅覆盖在球化剂、孕育剂上面，将铁液与球化剂、孕育剂隔离，防止球化剂和孕育剂一接触到铁液就开始反应，使得球化反应和孕育反应提前，同理在碳化硅上面覆盖硅钢片，也起到隔离反应的作用，而且硅钢片具有一定机械硬度，在铁液冲击时也不会被冲散或冲垮，只有在硅钢片被铁液溶解后，铁液才能与球化剂、孕育剂接触，实现球化反应、孕育反应，如此达到防止提前反应、稳定铁液质量的目的。

使用以上高硅钼球墨铸铁材料的制备方法制备的高硅钼球墨铸铁材料，其化学成份为：碳：3.3%～3.5%、硅：3.4%～3.6%、锰≤0.5%、磷≤0.05%、硫：0.006%～0.012%、镁：0.04%～0.06%、钼：0.4%～0.6%、余量为铁。

对上述高硅钼球墨铸铁材料的试样的机械性能进行检测，其抗拉强度、屈服强度、延伸率的测试结果如下表：

	抗拉强度MPa	屈服强度MPa	延伸率%
				试样一	514	381	16
试样二	518	378	17
				试样三	545	418.3	11.4
试样四	514.6	390.9	15.8

上表可以看出，高硅钼球墨铸铁材料满足：抗拉强度≥460Mpa、屈服强度≥350Mpa、延伸率≥10%。

上述试样一和试样二的球化率图和金相组织图可参见图1至图4，图中可以看出，石墨球数量多，无碎块石墨，球化效果好，该材料在铸态下，铁素体达到95%以上。

Claims

1.一种高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（3）变质：在浇注包底的球化反应室内放置球化剂，在球化剂的上面放置0.3～0.4%的长效孕育剂，将出铁至浇注包的铁液达到30%时，加入0.5%的长效孕育剂进行随流孕育，出铁完成后在铁液浇注之前，加入0.1%-0.2%的长效孕育剂进行瞬时孕育；

2.如权利要求1高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，在废钢、机铁、生铁的熔化过程中，熔化温度控制在小于等于1380℃，待铁液的温度上升到1420℃～1440℃之间取样检测铁液的化学成份。

3.如权利要求1高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，取样检测铁液的化学成份满足：按照各成份所占铁液的重量百分比，碳：3.3%～3.5%、硅：2.4%～2.6%、锰≤0.5%、磷≤0.05%、硫：0.006%～0.012%、钼：0.4%～0.6%、余量为铁。

4.如权利要求1高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，检测过冷度时，当过冷度高于6℃时，加入0.1%～0.2%的生铁调整过冷度至满足低于6℃。

5.如权利要求1高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：在步骤（2）中还可以检测过热温度，过热温度控制在1470℃～1490℃之间。

6.如权利要求1高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：在步骤（3）中还添加了预处理剂，所述预处理剂为碳化硅，所述碳化硅的重量百分比为0.2%，在铁液出铁之前，在浇注包底的球化反应室内放置球化剂，在球化剂的上面放置0.3%～0.4%的长效孕育剂，然后在0.3%～0.4%的长效孕育剂的上面覆盖碳化硅，然后在碳化硅上面覆盖硅钢片。

7.如权利要求1高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：在步骤（3）中球化剂为不含稀土的硅镁合金，球化剂的粒度为10mm～20mm，球化剂的用量为0.9%～1.2%。

8.如权利要求1高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：在步骤（3）中所述长效孕育剂为粒度为0.3mm～0.6mm的硅钡孕育剂。

9.如权利要求1高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：经过步骤（3）处理的铁液应当在10分钟内完成浇注，以避免球化孕育衰退。

10.一种高硅钼球墨铸铁材料，其特征在于：所述高硅钼球墨铸铁材料的化学成份为：碳：3.3%～3.5%、硅：3.4%～3.6%、锰≤0.5%、磷≤0.05%、硫：0.006%～0.012%、镁：0.04%～0.06%、钼：0.4%～0.6%、余量为铁，高硅钼球墨铸铁材料的抗拉强度≥460Mpa、屈服强度≥350Mpa、延伸率≥10%。