CN107460399A - 高强度片状石墨铸铁及其制备方法 - Google Patents

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张立安
魏明军
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Abstract

本发明公开了高强度片状石墨铸铁及其制备方法，涉及片状石墨铸铁技术领域。包括各成分的重量百分比如下：C：3.3～3.6％，Si：2.5～3.1％，Mo：0.3～0.5％，V：0.2～0.3％，Ca 2.8～3.6％，Mn 3.3～5.4％，Cr：1.13～3.2％，Zn：0.12～0.21％，P＜0.08，S＜0.02，Re：0.02～0.04％，其余为Fe。本发明通过调节Mn和Mo的添加量；Cr和V的添加量，以提高石墨铸铁的高拉伸强度且加工性能优异的片状石墨铸铁；具有优良的减振性、良好的耐磨性、小的缺口敏感性、较高的抗压强度，完善片状石墨铸铁的力学性能。

Description

高强度片状石墨铸铁及其制备方法
技术领域
本发明属于片状石墨铸铁技术领域，特别是涉及高强度片状石墨铸铁及其制备方法。
背景技术
片状石墨铸铁，英译为：flake graphite；表现形式：为片状或曲片状的石墨。含碳量在2％以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2％～4％。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1％～3％的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。
铸铁可分为：
①灰口铸铁。含碳量较高(2.7％～4.0％)，碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低(1145～1250℃)，凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。
②白口铸铁。碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。
③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。
④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。
⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。
⑥合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素(如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等)获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。
发明内容
本发明的目的在于提供高强度片状石墨铸铁及其制备方法，通过调节Mn和Mo的添加量；Cr和V的添加量，以提高石墨铸铁的高拉伸强度且加工性能优异的片状石墨铸铁，完善片状石墨铸铁的力学性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为高强度片状石墨铸铁，包括各成分的重量百分比如下：C：3.3～3.6％，Si：2.5～3.1％，Mo：0.3～0.5％，V：0.2～0.3％，Ca 2.8～3.6％，Mn 3.3～5.4％，Cr：1.13～3.2％，Zn：0.12～0.21％，P＜0.08，S＜0.02，Re：0.02～0.04％，其余为Fe。
进一步地，所述各成分的重量百分比如下：C：3.34％，Si：2.8％，Mo：0.35％，V：0.2％，Ca 33％，Mn 3.5％，Cr：2.0％，Zn：0.16％，P＜0.08，S＜0.02，Re：0.03％，其余为Fe；
其中，Mn含量相对于Mo含量之比为6-18的范围；
其中，Cr含量相对于V含量之比为3-15的范围。
高强度片状石墨铸铁的制备方法，包括如下步骤：
SS01制造包含C：3.3～3.6％，Si：2.5～3.1％，Mo：0.3～0.5％，V：0.2～0.3％，Ca2.8～3.6％，Mn 3.3～5.4％，Cr：1.13～3.2％，Zn：0.12～0.21％，P＜0.08，S＜0.02，Re：0.02～0.04％，其余为Fe以满足重量百分比为100％的铸铁熔汤，调节铸铁熔汤的化学组成，使得Mn含量相对于Mo含量之比为6-18的范围，Cr含量相对于V含量之比为3-15的范围；
SS02将SS01制造的所述铸铁熔汤出炉到杓子并注入到所准备的铸模。
进一步地，所述SS02中添加一次以上的Fe-Si系接种剂。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过调节Mn和Mo的添加量；Cr和V的添加量，以提高石墨铸铁的高拉伸强度且加工性能优异的片状石墨铸铁；具有优良的减振性、良好的耐磨性、小的缺口敏感性、较高的抗压强度，完善片状石墨铸铁的力学性能。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
石墨的强度、硬度、塑性很低，石墨分布于金属基体，使金属基体承载的有效面积下降。灰铸铁中石墨呈片状，尖角处存在应力集中现象。因此，灰铸铁的抗拉强度、塑性、韧性几乎为零。石墨越多，越粗大，分布越不均匀，灰铸铁的力学性能越差。
本发明为高强度片状石墨铸铁，包括各成分的重量百分比如下：
C：3.3～3.6％，Si：2.5～3.1％，Mo：0.3～0.5％，V：0.2～0.3％，Ca 2.8～3.6％，Mn 3.3～5.4％，Cr：1.13～3.2％，Zn：0.12～0.21％，P＜0.08，S＜0.02，Re：0.02～0.04％，其余为Fe。
其中，各成分的重量百分比如下：C：3.34％，Si：2.8％，Mo：0.35％，V：0.2％，Ca33％，Mn 3.5％，Cr：2.0％，Zn：0.16％，P＜0.08，S＜0.02，Re：0.03％，其余为Fe；
其中，Mn含量相对于Mo含量之比为6-18的范围；
其中，Cr含量相对于V含量之比为3-15的范围。
高强度片状石墨铸铁的制备方法，包括如下步骤：
SS01制造包含C：3.3～3.6％，Si：2.5～3.1％，Mo：0.3～0.5％，V：0.2～0.3％，Ca2.8～3.6％，Mn 3.3～5.4％，Cr：1.13～3.2％，Zn：0.12～0.21％，P＜0.08，S＜0.02，Re：0.02～0.04％，其余为Fe以满足重量百分比为100％的铸铁熔汤，调节铸铁熔汤的化学组成，使得Mn含量相对于Mo含量之比为6-18的范围，Cr含量相对于V含量之比为3-15的范围；
SS02将SS01制造的所述铸铁熔汤出炉到杓子并注入到所准备的铸模。
其中，SS02中添加一次以上的Fe-Si系接种剂。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.高强度片状石墨铸铁，其特征在于，各成分的重量百分比如下：
C：3.3～3.6％，Si：2.5～3.1％，Mo：0.3～0.5％，V：0.2～0.3％，Ca 2.8～3.6％，Mn3.3～5.4％，Cr：1.13～3.2％，Zn：0.12～0.21％，P＜0.08，S ＜0.02，Re：0.02～0.04％，其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的高强度片状石墨铸铁，其特征在于，所述各成分的重量百分比如下：C：3.34％，Si：2.8％，Mo：0.35％，V：0.2％，Ca 33％，Mn 3.5％，Cr：2.0％，Zn：0.16％，P＜0.08，S＜0.02，Re：0.03％，其余为Fe；
其中，Mn含量相对于Mo含量之比为6-18的范围；
其中，Cr含量相对于V含量之比为3-15的范围。
3.高强度片状石墨铸铁的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
SS01制造包含C：3.3～3.6％，Si：2.5～3.1％，Mo：0.3～0.5％，V：0.2～0.3％，Ca 2.8～3.6％，Mn 3.3～5.4％，Cr：1.13～3.2％，Zn：0.12～0.21％，P＜0.08，S＜0.02，Re：0.02～0.04％，其余为Fe以满足重量百分比为100％的铸铁熔汤，调节铸铁熔汤的化学组成，使得Mn含量相对于Mo含量之比为6-18的范围，Cr含量相对于V含量之比为3-15的范围；
SS02将SS01制造的所述铸铁熔汤出炉到杓子并注入到所准备的铸模。
4.根据权利要求3所述的高强度片状石墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述SS02中添加一次以上的Fe-Si系接种剂。
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CN103667862A (zh) * 2013-11-08 2014-03-26 张超 一种用于离心泵叶片的韧性高碳钢材料及其制备方法
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