CN105364415B - 一种球墨铸铁表层石墨球细化的方法 - Google Patents

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Abstract

一种球墨铸铁表层石墨球细化的方法，其主要是制备直径为4mm的堆焊焊条，其焊层金属化学成分质量分数为C 0.30％～0.50％、Si 1.0％～1.5％、Ni0.80％～1.00％、Mn 0.20％～0.40％、Re 0.01％～0.04％、P≦0.030％，S≦0.030％，其余为Fe。将上述焊条烘干后，用直流电焊机采用200～240A电流将焊条在球墨铸铁表面堆焊厚度为2～3mm的堆焊层，焊后空冷至室温，然后磨掉球墨铸铁表面上1～2mm的堆焊层，即可在球墨铸铁表层获得尺寸细小、圆整度较好、分布均匀且数量较多的石墨球。本发明方法简单、成本低廉、质量稳定，球墨铸铁表层获得的石墨球径尺寸约6～10μm，较该球墨铸铁中的平均石墨球径减小了150％～320％，单位面积上石墨球数量也明显增多。

Description

一种球墨铸铁表层石墨球细化的方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，特别涉及一种球墨铸铁的制备方法。
背景技术
球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，具有良好的铸造性能、减摩性、切削加工性及低的缺口敏感性等，它可代替部分钢作较重要的零件，对实现以铁代钢、以铸代锻起重要的作用，现已成功地用于柴油机的曲轴、连杆、齿轮及机床主轴等部件。然而，由球墨铸铁制备的零件表面在服役过程中因其力学性能满足不了工况要求常出现早期损坏现象。由于球墨铸铁中石墨球的大小影响其力学性能，减小石墨球径，增加单位面积上的石墨数量能有效地提高球墨铸铁的强度、塑性、韧性和抗疲劳强度。因此，细化球墨铸铁表层石墨球具有重要的实际意义。目前，细化铸造球铁中石墨球的方法主要是改善浇注工艺，适当降低碳当量和一次孕育量。采用该方法易于在工业上应用，但存在工艺制度控制严格，细化的石墨球大小不均匀，且细化效果有限，难以得到尺寸细小、圆整度好且分布均匀石墨球。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方法简单、成本低廉、质量稳定的球墨铸铁表层石墨球细化的方法。本发明主要是通过用焊条在球墨铸铁表面积堆焊，使焊条金属与球墨铸铁相互熔合在铸铁表层，形成的石墨球尺寸细小、圆整度好、分布均匀且数目也明显增多。
本发明的方法如下：
(1)采用制备4mm直径的堆焊焊条，其焊层金属化学成分的质量分数wt％为：C0.30％～0.50％、Si 1.0％～1.5％、Ni 0.80％～1.00％、Mn 0.20％～0.40％、RE 0.01％～0.04％、P≦0.030％，S≦0.030％，其余为Fe。
(2)将上述焊条烘干后，用直流电焊机采用200～240A电流将焊条在球墨铸铁表面堆焊厚度为2～3mm的堆焊层，焊后空冷至室温，然后使用常规方法对堆焊层进行打磨，保留球墨铸铁表面上1mm的堆焊层，即可在球墨铸铁表层获得具有尺寸细小、圆整度较好、分布均匀且数量较多的石墨球。
本发明采用堆焊合金焊条，用大电流使球墨铸铁表面熔化与焊条金属相互熔合。在熔合过程中，由于焊条金属中的硅和稀土(铈)元素有促进石墨化和石墨球化作用，加上球墨铸铁本身具有形成石墨球的条件，使得熔合区中形成大量的石墨球，因堆焊时间较短，且冷却速度较快，致使形成的石墨球来不及长大。最终在球墨铸铁表层形成具有尺寸细小且数量较多的石墨球。另外，焊条金属中镍的作用主要是提高球墨铸铁表面熔合层的抗开裂性能。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、工艺方法简单、成本低廉、质量稳定。
2、在球墨铸铁表层获得的石墨球尺寸细小、圆整度好且分布均匀，其球径尺寸约6～10μm，较该球墨铸铁中的平均石墨球径减小了150％～320％，单位面积上石墨球数目也明显增多。
附图说明
图1是本发明实施例1获得的球墨铸铁的金相电镜图。
具体实施方式
实施例1
用常规方法制备直径为4mm的堆焊焊条，其焊层金属化学成分(质量分数wt％)为：C 0.30％、Si 1.5％、Ni 0.80％、Mn 0.40％、RE 0.01％、P 0.0.25％，S 0.021％，其余为Fe。将焊条烘干后，用直流电焊机采用200A电流将焊条堆焊在球墨铸铁表面，堆焊层厚度约为3mm，焊后空冷，然后，磨掉球墨铸铁表面上的2mm的堆焊层。如图1所示，经本发明方法处理后，在球墨铸铁表层的石墨球球径尺寸约6～10μm，较该球墨铸铁中的平均石墨球径减小了150％～320％，且石墨球圆整度较好、分布均匀及单位面积上石墨球的数目明显较该球墨铸铁中的多，其结果见表1。
实施例2
用常规方法制备直径为4mm的堆焊焊条，其焊层金属化学成分(质量分数wt％)为：C 0.40％、Si 1.2％、Ni 0.90％、Mn 0.30％、RE 0.02％、P 0.0.26％，S 0.023％，其余为Fe。将焊条烘干后，用直流电焊机采用240A电流将焊条堆焊在球墨铸铁表面，堆焊层厚度约为2mm，焊后空冷，然后，磨掉球墨铸铁表面上的1mm的堆焊层。其结果如表1所示。
实施例3
用常规方法制备直径为4mm的堆焊焊条，其焊层金属化学成分(质量分数wt％)为：C 0.50％、Si 1.0％、Ni 1.00％、Mn 0.20％、RE 0.04％、P 0.0.27％，S0.026％，其余为Fe。将焊条烘干后，用直流电焊机采用200A电流将焊条堆焊在球墨铸铁表面，堆焊层厚度约为3mm，焊后空冷，然后，磨掉球墨铸铁表面上的2mm的堆焊层。其结果如表1所示。
表1球墨铸铁表层石墨球测试结果

Claims (1)

1.一种球墨铸铁表层石墨球细化的方法，其特征在于：
(1)按常规方法制备直径为4mm的堆焊焊条，其焊层金属化学成分质量分数wt％为：C0.30％～0.50％、Si 1.0％～1.5％、Ni 0.80％～1.00％、Mn 0.20％～0.40％、RE 0.01％～0.04％、P≦0.030％，S≦0.030％，其余为Fe；
(2)将上述焊条烘干后，用直流电焊机采用200～240A电流将焊条在球墨铸铁表面堆焊厚度为2～3mm的堆焊层，焊后空冷至室温，然后对堆焊层进行打磨，保留球墨铸铁表面上1mm的堆焊层，即可在球墨铸铁表层获得具有尺寸细小、圆整度较好、分布均匀且单位面积上数量明显增多的石墨球。
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