CN106011374A - 改善生铁铸件的抗磨损性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善生铁铸件的抗磨损性能的方法，包括：步骤(1)将生铁加热至熔化状态，成为铁水，预先将氮气加热至1000～1200℃成为热氮气，随着热氮气向铁水中喷入活性炭，活性炭的粒径为40～60nm，喷完活性炭后，再用热氮气向铁水中喷入硫和铁，硫的粒径为20～30nm；步骤(2)浇铸成型；步骤(3)冷却，控制铸件的冷却速度为10～20℃/min，直至冷却至1000℃，之后采用自然冷却，在控制冷却速度的阶段，还采用温度为1000℃的氮气吹送硅，硅的粒径为78～89nm，硅相对于铁水的质量比为0.03～0.06:1000。本发明所生产的铸件的抗磨损性能优良，具有更高的硬度。

Description

改善生铁铸件的抗磨损性能的方法
技术领域
本发明涉及一种改善生铁铸件的抗磨损性能的方法。
背景技术
中国是发展中国家，对铸件的需求越来越多，但是铸件无论在质量还是在数量方面均与发达国家具有很大的差距。因此，我国的铸造生产尚有很大发展空间，铸铁件占整个铸件产量的70％-80％。为了解决传统的铸铁材料的磨损性能和硬度相对较低的问题，需要设计新的能够满足更高要求的铸铁材料的生产方法。
发明内容
针对上述技术问题，本发明设计开发了一种磨损性能优良的改善生铁铸件的抗磨损性能的方法。
本发明提供以下技术方案：
一种改善生铁铸件的抗磨损性能的方法，包括：
步骤(1)将生铁加热至熔化状态，成为铁水，预先将氮气加热至1000～1200℃成为热氮气，随着热氮气向铁水中喷入活性炭，活性炭的粒径为40～60nm，活性炭相对于铁水的质量比为1.14～2.45:1000，喷完活性炭后，再用热氮气向铁水中喷入硫和铁，硫的粒径为20～30nm，铁的粒径为15～18nm，硫相对于铁水的质量比为0.34～0.78:1000，铁相对于铁水的质量比为0.67～0.77:1000；
步骤(2)维持铁水在1560～1600℃之间，搅拌1～4h，搅拌过程中还持续向铁水送入温度为1560～1600℃的热氮气，再静置2min，浇铸成型；
步骤(3)冷却，控制铸件的冷却速度为10～20℃/min，直至冷却至1000℃，之后采用自然冷却，在控制冷却速度的阶段，还采用温度为1000℃的氮气吹送硅，硅的粒径为78～89nm，硅相对于铁水的质量比为0.03～0.06:1000。
优选的是，所述的改善生铁铸件的抗磨损性能的方法中，所述步骤(1)中，活性炭的粒径为45～52nm。
优选的是，所述的改善生铁铸件的抗磨损性能的方法中，所述步骤(1)中，活性炭相对于铁水的质量比为1.14:1000。
优选的是，所述的改善生铁铸件的抗磨损性能的方法中，所述步骤(1)中，预先将氮气加热至1100℃。
优选的是，所述的改善生铁铸件的抗磨损性能的方法中，所述步骤(2)中，维持铁水在1570℃，搅拌3h。
本发明所生产的铸件的抗磨损性能优良，具有更高的硬度。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种改善生铁铸件的抗磨损性能的方法，包括：
步骤(1)将生铁加热至熔化状态，成为铁水，预先将氮气加热至1000～1200℃成为热氮气，随着热氮气向铁水中喷入活性炭，活性炭的粒径为40～60nm，活性炭相对于铁水的质量比为1.14～2.45:1000，喷完活性炭后，再用热氮气向铁水中喷入硫和铁，硫的粒径为20～30nm，铁的粒径为15～18nm，硫相对于铁水的质量比为0.34～0.78:1000，铁相对于铁水的质量比为0.67～0.77:1000；
步骤(2)维持铁水在1560～1600℃之间，搅拌1～4h，搅拌过程中还持续向铁水送入温度为1560～1600℃的热氮气，再静置2min，浇铸成型；
步骤(3)冷却，控制铸件的冷却速度为10～20℃/min，直至冷却至1000℃，之后采用自然冷却，在控制冷却速度的阶段，还采用温度为1000℃的氮气吹送硅，硅的粒径为78～89nm，硅相对于铁水的质量比为0.03～0.06:1000。
本发明通过热氮气向铁水中喷入活性炭，活性炭颗粒的粒径为40～60nm。活性炭与铁水相互作用，使最终铸件内部的组织结构更致密，表现为硬度更强，抗磨损性更好。添加完活性炭之后，再添加硫和铁，且硫和铁均以纳米粒子的状态存在，从而改善铸件的组织结构。铁可以促使活性炭和硫分散在铁水内部。
为了使加入至铁水中的各成分能够均匀分散，还持续搅拌1～4h，并且还持续送入温度与铁水接近的热氮气。
本发明在浇铸成型之后的冷却阶段，在冷却至1000℃之前均采用控制冷却速度的方式，在此阶段，用氮气来吹送硅，从而在铸件内部的晶型结构的形成过程加以影响，进而改善最终铸件的力学性能。
经过试验，本发明制备的铸件的伸长率可以达到19％，抗拉强度为560Mpa(试验依照QT500-10标准实施)。
而且，在喷入活性炭时，采用温度为1000～1200℃的热氮气进行吹送，保证活性炭与铁水的温度接近，以促使最终致密组织的形成。
优选的是，所述的改善生铁铸件的抗磨损性能的方法中，所述步骤(1)中，活性炭的粒径为45～52nm。
优选的是，所述的改善生铁铸件的抗磨损性能的方法中，所述步骤(1)中，活性炭相对于铁水的质量比为1.14:1000。
优选的是，所述的改善生铁铸件的抗磨损性能的方法中，所述步骤(1)中，预先将氮气加热至1100℃。
优选的是，所述的改善生铁铸件的抗磨损性能的方法中，所述步骤(2)中，维持铁水在1570℃，搅拌3h。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (5)

1.一种改善生铁铸件的抗磨损性能的方法，其特征在于，包括：
步骤(1)将生铁加热至熔化状态，成为铁水，预先将氮气加热至1000～1200℃成为热氮气，随着热氮气向铁水中喷入活性炭，活性炭的粒径为40～60nm，活性炭相对于铁水的质量比为1.14～2.45:1000，喷完活性炭后，再用热氮气向铁水中喷入硫和铁，硫的粒径为20～30nm，铁的粒径为15～18nm，硫相对于铁水的质量比为0.34～0.78:1000，铁相对于铁水的质量比为0.67～0.77:1000；
步骤(2)维持铁水在1560～1600℃之间，搅拌1～4h，搅拌过程中还持续向铁水送入温度为1560～1600℃的热氮气，再静置2min，浇铸成型；
步骤(3)冷却，控制铸件的冷却速度为10～20℃/min，直至冷却至1000℃，之后采用自然冷却，在控制冷却速度的阶段，还采用温度为1000℃的氮气吹送硅，硅的粒径为78～89nm，硅相对于铁水的质量比为0.03～0.06:1000。
2.如权利要求1所述的改善生铁铸件的抗磨损性能的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，活性炭的粒径为45～52nm。
3.如权利要求1所述的改善生铁铸件的抗磨损性能的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，活性炭相对于铁水的质量比为1.14:1000。
4.如权利要求1所述的改善生铁铸件的抗磨损性能的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，预先将氮气加热至1100℃。
5.如权利要求1所述的改善生铁铸件的抗磨损性能的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，维持铁水在1570℃，搅拌3h。
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