CN105603294B - 提高球墨铸铁离心式泵壳耐磨性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了提高球墨铸铁离心式泵壳耐磨性能的方法，离心式泵壳的材料为球墨铸铁，所述球墨铸铁包括以下成分：碳、硅、锰、磷、硫、铜、镁、铁、锡、锑和砷，锡的重量份数不超过0.06%，锑的重量份数不超过0.05%，砷的重量份数不超过0.05%，锡：锑：砷的重量份数比例为1.5:1:1.2。本发明的有益效果为：微量元素锡，锑和砷均能够促进珠光体的形成，加入一定比例的锡，锑和砷后球墨铸铁的硬度、强度和耐磨性能均有了显著的提高。

Description

提高球墨铸铁离心式泵壳耐磨性能的方法
技术领域
本发明属于材料科学技术领域，特别是涉及一种提高球墨铸铁离心式泵壳耐磨性能的方法。
背景技术
目前用于石油化工等领域的离心式提灌泵，大多采用低合金灰铸铁，此种材料强度低、冲击性能差、耐腐耐磨性能差、使用寿命短，为了使其强度和耐磨性得到有效地提高，人们逐渐开始将其泵壳材料换做球墨铸铁。铸态珠光体球墨铸铁具有高强度、高硬度、高耐磨性以及较低的生产成本和较长的使用寿命等优点，然而在离心式泵壳在应用过程中往往存在较大程度的磨损，普通的球墨铸铁也难以满足其需求。因此针对这一现状，迫切需要开发一种提高球墨铸铁耐磨性的方法，以满足实际使用的需要。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述不足，提供一种提高球墨铸铁离心式泵壳耐磨性能的方法。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
提高球墨铸铁离心式泵壳耐磨性能的方法，离心式泵壳的材料为球墨铸铁，所述球墨铸铁包括以下成分：碳、硅、锰、磷、硫、铜、镁、铁、锡、锑和砷，锡的重量份数不超过0.06%，锑的重量份数不超过0.05%，砷的重量份数不超过0.05%，锡：锑：砷的重量份数比例为1.5:1:1.2；
所述球墨铸铁的铸造工艺如下：
1）将重量份数为70份的生铁加入炉中加热，待生铁开始熔化时加入重量份数为20份的废钢；
2）待生铁和废钢熔化后将铁水倒入感应电炉中，将温度升至1400-1430℃，对铁水的成分进行检测，加入合金元素调整化学成分至各成分含量达到需要的标准；
3）然后扒去铁水表面炉渣，出炉浇注到预热至500℃的浇包中，进行球化孕育处理，待反应完毕后扒渣2-3次；
4）在铁液表面覆盖一层除渣剂进行保温，然后浇到砂型中，浇注温度控制在1400-1420℃；
5）将步骤4）所得的样品装入电炉中，升温至630-670℃，保温1-2小时；
6）继续升温至900-920℃，保温2-3小时；
7）将样品降温至830-850℃，保温至1-2小时；
8）将样品快速出炉放入冷却介质中，降温至600-700℃，然后取出；
9）自然冷却至常温，即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
微量元素锡、锑和砷均能够促进珠光体的形成，加入一定比例的锡，锑和砷后球墨铸铁的硬度、强度和耐磨性能均有了显著的提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
将重量份数为70份的生铁加入炉中加热，待生铁开始熔化时加入重量份数为20份的废钢；待生铁和废钢熔化后将铁水倒入感应电炉中，将温度升至1400℃，对铁水的成分进行检测，加入合金元素调整化学成分至以下重量份数，碳3.72，硅2.56，锰0.87，磷0.047，硫0.017，铜0.36，镁0.26，锡0.032，锑0.021和砷0.026，铁余量；然后扒去铁水表面炉渣，出炉浇注到预热至500℃的浇包中，进行球化孕育处理，待反应完毕后扒渣3次；在铁液表面覆盖一层除渣剂进行保温，然后浇到砂型中，浇注温度控制在1420℃；将所得的样品装入电炉中，升温至670℃，保温1.5小时；继续升温至920℃，保温2.5小时；将样品降温至850℃，保温至1.5小时；将样品快速出炉放入冷却介质中，降温至600℃，然后取出；自然冷却至常温，即可。
实施例2：
将重量份数为70份的生铁加入炉中加热，待生铁开始熔化时加入重量份数为20份的废钢；待生铁和废钢熔化后将铁水倒入感应电炉中，将温度升至1410℃，对铁水的成分进行检测，加入合金元素调整化学成分至以下重量份数，碳3.78，硅2.61，锰0.90，磷0.042，硫0.02，铜0.41，镁0.31，锡0.027，锑0.018和砷0.022，铁余量；然后扒去铁水表面炉渣，出炉浇注到预热至500℃的浇包中，进行球化孕育处理，待反应完毕后扒渣3次；在铁液表面覆盖一层除渣剂进行保温，然后浇到砂型中，浇注温度控制在1420℃；将所得的样品装入电炉中，升温至650℃，保温2小时；继续升温至920℃，保温2小时；将样品降温至830℃，保温至2小时；将样品快速出炉放入冷却介质中，降温至650℃，然后取出；自然冷却至常温，即可。
实施例3：
将重量份数为70份的生铁加入炉中加热，待生铁开始熔化时加入重量份数为20份的废钢；待生铁和废钢熔化后将铁水倒入感应电炉中，将温度升至1430℃，对铁水的成分进行检测，加入合金元素调整化学成分至以下重量份数，碳3.73，硅2.60，锰0.84，磷0.045，硫0.018，铜0.37，镁0.28，锡0.039，锑0.026和砷0.031，铁余量；然后扒去铁水表面炉渣，出炉浇注到预热至500℃的浇包中，进行球化孕育处理，待反应完毕后扒渣2次；在铁液表面覆盖一层除渣剂进行保温，然后浇到砂型中，浇注温度控制在1400℃；将所得的样品装入电炉中，升温至670℃，保温1-2小时；继续升温至900℃，保温2小时；将样品降温至830℃，保温至2小时；将样品快速出炉放入冷却介质中，降温至700℃，然后取出；自然冷却至常温，即可。
磨损性能测试
在M-2000型磨损实验机上进行滚动-滑动复合摩擦试验，采用试样和摩擦副同向旋转来加速滑动摩擦。试样尺寸为φ30mm×10mm圆环，对磨副为经过热处理的φ40mm×10mm硬质合金，其表面硬度达到HRC98。加载载荷为100N，低速，磨损时间为60min。磨损前后均用酒精清洗试样两次，使用万分之一电子天平称量磨损失重，从磨损机上读出摩擦力矩，计算出摩擦系数。
硬度测试方法
在金相试样上进行硬度检测，根据GB/T231-1984《金属布氏硬度试验方法》，采用HB-3000电子布氏硬度计在每个试样测试三点。设置参数：载荷187.5Kg，压头直径2.5 mm，试验力施加时间5s，试验力保持时间15s，卸载试验力后用专用显微镜测压痕直径，取三个压痕直径平均值，从布氏硬度表查得相应的布氏硬度值。
结果如表1 所示，对照组为不含锡，锑和砷的球墨铸铁，实施例1-3组分别为按照实施例1-3方法铸造所得的球墨铸铁，结果显示，加入合适比例的锡，锑和砷后耐磨性和硬度均显著提高。
表1 实施例1-3所得球墨铸铁的性能检测结果
项目 对照组 实施例1 实施例2 实施例3
磨损失重（g） 0.1318 0.1122 0.1205 0.1124
摩擦系数 0.0432 0.0156 0.0194 0.0168
硬度（HB） 213 248 240 246
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.提高球墨铸铁离心式泵壳耐磨性能的方法，离心式泵壳的材料为球墨铸铁，所述球墨铸铁包括以下成分：碳、硅、锰、磷、硫、铜、镁、铁、锡、锑和砷，锡的重量份数不超过0.06%，锑的重量份数不超过0.05%，砷的重量份数不超过0.05%，锡：锑：砷的重量份数比例为1.5:1:1.2；
所述球墨铸铁的铸造工艺如下：
1）将重量份数为70份的生铁加入炉中加热，待生铁开始熔化时加入重量份数为20份的废钢；
2）待生铁和废钢熔化后将铁水倒入感应电炉中，将温度升至1400-1430℃，对铁水的成分进行检测，加入合金元素调整化学成分至各成分含量达到需要的标准；
3）然后扒去铁水表面炉渣，出炉浇注到预热至500℃的浇包中，进行球化孕育处理，待反应完毕后扒渣2-3次；
4）在铁液表面覆盖一层除渣剂进行保温，然后浇到砂型中，浇注温度控制在1400-1420℃；
5）将步骤4）所得的样品装入电炉中，升温至630-670℃，保温1-2小时；
6）继续升温至900-920℃，保温2-3小时；
7）将样品降温至830-850℃，保温至1-2小时；
8）将样品快速出炉放入370-400℃的硝盐介质中，保温1-2小时后出炉；
9）自然冷却至常温，即可。
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