CN106167872A - 铁质铸件的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁质铸件的加工方法,包括:步骤(1)将生铁加热至熔化状态,成为铁水,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℃,冷却至1000℃时,再保温35~50min,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
技术领域
本发明涉及一种铁质铸件的加工方法。
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铁质铸件的加工方法。
本发明提供以下技术方案:
一种铁质铸件的加工方法,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℃,冷却至1000℃时,再保温35~50min,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,所述的铁质铸件的加工方法中,所述步骤(1)中,活性炭的粒径为45~52nm。
优选的是,所述的铁质铸件的加工方法中,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,所述的铁质铸件的加工方法中,所述步骤(1)中,预先将氮气加热至1100℃。
优选的是,所述的铁质铸件的加工方法中,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。
本发明提供一种铁质铸件的加工方法,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℃,冷却至1000℃时,再保温35~50min,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。
研究发现,在冷却至1000℃时,保温一段时间再继续自然降温。在保温阶段,有助于硅与铸件的其他成分充分反应,以形成优良的组织结构。
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583Mpa(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,所述的铁质铸件的加工方法中,所述步骤(1)中,活性炭的粒径为45~52nm。
优选的是,所述的铁质铸件的加工方法中,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,所述的铁质铸件的加工方法中,所述步骤(1)中,预先将氮气加热至1100℃。
优选的是,所述的铁质铸件的加工方法中,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)
1.一种铁质铸件的加工方法,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℃,冷却至1000℃后,再保温35~50min,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所述的铁质铸件的加工方法,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所述的铁质铸件的加工方法,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所述的铁质铸件的加工方法,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所述的铁质铸件的加工方法,其特征在于,所述步骤(2)中,维持铁水在1570℃,搅拌3h。
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