CN107475602A - 铁素体球磨铸铁合金组合物及其低温处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了铁素体球磨铸铁合金组合物及其低温处理工艺，涉及球磨铸铁材料技术领域。由以下组成：3.8wt％至4.2wt％的C；3.8wt％至4.2wt％的Si；0.8wt％至1.2wt％的Ca；0.18wt％至0.2wt％的Ba；2.1wt％至3.2wt％的Al；0.08wt％至0.12wt％的Sb；0.08wt％至0.12wt％的Bi；和余量的Fe及不可避免的杂质；其中百分比是基于该组合物的总重量计的，其中该铸铁具有铁素体球磨铸铁结构。本发明通过采用高含量的C与Si，促进石墨化，提高铁素体基体的成型率；由于C与Si的熔点比铁液的温度高，主要靠扩散溶解的方式进入铁液，在铁液中存在大量的C的微晶，这种微晶是先共析或共晶石墨，是很好的形核基底，有利于细化晶粒。

Description

铁素体球磨铸铁合金组合物及其低温处理工艺

技术领域

本发明属于球磨铸铁材料技术领域，特别是涉及铁素体球磨铸铁合金组合物及其低温处理工艺。

背景技术

铁素体球墨铸铁(ferritic nodular cast iron)基体为铁素体的球墨铸铁(简称球铁)，具有一定强度、良好的冲击韧性和塑性，可由铸态或经退火获得。金相组织石墨的形态和金属基体组织对其韧性有很大的影响。(1)石墨形态的影响。在金属基体组织合格条件下，石墨形状对伸长率和冲击值影响极大：片状石墨严重割裂了金属基体，其尖角处应力集中，因此片状石墨铸铁呈脆性，冲击值很低，强度被大大削弱；而球铁则不同，只要基体组织合格，球化率愈高韧性愈好。(2)基体组织的影响。铁素体球铁的基体组织以铁素体为主，余为珠光体。渗碳体和磷共晶是有害组织，一般分别控制在3％和1％以下。铁素体含量愈高则韧性愈好。珠光体数量增加，则冲击值和伸长率下降。珠光体一般应在10％以下，且为分散存在，这样对韧性影响不大。

化学成分在适当的孕育工艺条件下，提高碳当量将增加铁素体的含量，因而冲击值、伸长率随之上升，但碳当量过高，易引起石墨漂浮。石墨漂浮还和铸件厚度与冷却速度有关，砂型浇注中等厚度(10～40mm)的铸件，铸态铁素体球铁碳当量取4.4％～4.9％为宜，退火铁素体球铁的碳当量可取4.2％～4.8％，厚大件降低碳当量，薄小件提高碳当量。采用强化孕育工艺也宜降低碳当量。

目前球墨铸铁件得到了广泛的应用，在汽车制造、航空航天等领域都有不小的需求。但刚生产出的铸件都或多或少的存在着比较脆、受冲击能力差的弱点，因此常常需要对球墨铸铁件进行热处理，以达到消除铸件内部由于热胀冷缩造成的应力，减少机械加工后的变形，降低表面硬度，改善机械加工条件；改善其结晶组织，增强球状碳结晶形成和稳定的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供铁素体球磨铸铁合金组合物及其低温处理工艺。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为铁素体球磨铸铁合金组合物，由以下组成：3.8wt％至4.2wt％的C；3.8wt％至4.2wt％的Si；0.8wt％至1.2wt％的Ca；0.18wt％至0.2wt％的Ba；2.1wt％至3.2wt％的Al；0.08wt％至0.12wt％的Sb；0.08wt％至0.12wt％的Bi；和余量的Fe及不可避免的杂质；其中百分比是基于该组合物的总重量计的，其中该铸铁具有铁素体球磨铸铁结构。

进一步的，所述C与Si的重量比为1:1。

铁素体球磨铸铁合金组合物的低温处理工艺，包括如下过程：

SS01第一阶段：加热至Ac3+(30-50℃)，加热温度在900-960℃范围，保温1-4h，进行第一阶段石墨化；

SS02第二阶段：在完成第一阶段后，随炉冷却到720-760℃保温进行第二阶段石墨化，以后再炉冷至600℃出炉空冷；或直接从高温缓慢冷却，通过共析转变温度范围至600℃时出炉在氮气气体环境下冷却，奥氏体在缓慢冷却过程中直接分解为铁素体及石墨。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过采用高含量的C与Si，促进石墨化，提高铁素体基体的成型率；由于C与Si的熔点比铁液的温度高，主要靠扩散溶解的方式进入铁液，在铁液中存在大量的C的微晶，这种微晶是先共析或共晶石墨，是很好的形核基底，有利于细化晶粒。

2、本发明通过采用Ca、Al和Ba进行脱氧、脱硫处理，净化铁液。

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。

本发明为铁素体球磨铸铁合金组合物，由以下组成：3.8wt％至4.2wt％的C；3.8wt％至4.2wt％的Si；0.8wt％至1.2wt％的Ca；0.18wt％至0.2wt％的Ba；2.1wt％至3.2wt％的Al；0.08wt％至0.12wt％的Sb；0.08wt％至0.12wt％的Bi；和余量的Fe及不可避免的杂质；其中百分比是基于该组合物的总重量计的，其中该铸铁具有铁素体球磨铸铁结构。

其中，C与Si的重量比为1:1。

铁素体球磨铸铁合金组合物的低温处理工艺，包括如下过程：

SS01第一阶段：加热至Ac3+(30-50℃)，加热温度在900-960℃范围，保温1-4h，进行第一阶段石墨化；

SS02第二阶段：在完成第一阶段后，随炉冷却到720-760℃保温进行第二阶段石墨化，以后再炉冷至600℃出炉空冷；或直接从高温缓慢冷却，通过共析转变温度范围至600℃时出炉在氮气气体环境下冷却，奥氏体在缓慢冷却过程中直接分解为铁素体及石墨。

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 (2)

1.铁素体球磨铸铁合金组合物，其特征在于，由以下组成：

3.8wt％至4.2wt％的C；

3.8wt％至4.2wt％的Si；

0.8wt％至1.2wt％的Ca；

0.18wt％至0.2wt％的Ba；

2.1wt％至3.2wt％的Al；

0.08wt％至0.12wt％的Sb；

0.08wt％至0.12wt％的Bi；和

余量的Fe及不可避免的杂质；

其中百分比是基于该组合物的总重量计的，其中该铸铁具有铁素体球磨铸铁结构。

2.铁素体球磨铸铁合金组合物的低温处理工艺，其特征在于，包括如下过程：

SS01第一阶段：加热至Ac3+(30-50℃)，加热温度在900-960℃范围，保温1-4h，进行第一阶段石墨化；

SS02第二阶段：在完成第一阶段后，随炉冷却到720-760℃保温进行第二阶段石墨化，以后再炉冷至600℃出炉空冷；或直接从高温缓慢冷却，通过共析转变温度范围至600℃时出炉在氮气气体环境下冷却，奥氏体在缓慢冷却过程中直接分解为铁素体及石墨。