CN110904381A - 一种蠕墨铸铁材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种蠕墨铸铁材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种蠕墨铸铁材料，包括以下按质量百分比计的成分：碳为3.0‑3.9％，硅为2.3‑3.0％，铜为≤0.4％，铬为≤0.01％，硫为≤0.02％，磷为≤0.07％，锰为≤0.5％，余量为铁及不可避免的杂质；本发明的蠕墨铸铁材料不易开裂，散热性好，抗拉强度高达523Mpa，蠕化率高达95％；本发明还公开了蠕墨铸铁材料的制备方法，通过采用包底冲入法，在堤坝的一边放置转运包，转运包内包括有蠕化剂、孕育剂等，使得制得的蠕墨铸铁材料性能优异，蠕化率高，本发明还供了蠕墨铸铁应用于生产制动鼓、制动盘、减速器壳或模具，使得制动鼓、制动盘、减速器壳或模具的性能优异，寿命延长。

Description

一种蠕墨铸铁材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及铸铁材料领域，特别是一种蠕墨铸铁材料及其制备方法和应用。
背景技术
汽车工业是国民经济的支柱产业，汽车工业的每一次技术进步，都会带来显著的经济和社会效益，降低能耗，减少环境污染以及节约有限资源为当今汽车工业发展所面临的十分重要而且紧迫的问题。
目前的蠕墨铸铁在铸造的时直接将蠕化剂以及孕育剂直接放入到浇注处理包的底部，这种方法合金的利用率较低，添加剂的用量较多，处理成本较高，操作比较麻烦，最重要的是蠕化率较低，达不到蠕化的需求，进而导致达不到要求的铸铁需要进行回炉重炼，增加铸造成本，因此，传统的蠕墨铸铁由于蠕化率偏低和综合性能差等原因严重的阻碍了其推广和应用。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种蠕墨铸铁材料及其制备方法和应用。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种蠕墨铸铁材料，包括以下按质量百分比计的成分：碳为3.0-3.9％，硅为2.3-3.0％，铜为≤0.4％，铬为≤0.01％，硫为≤0.02％，磷为≤0.07％，锰为≤0.5％，余量为铁及不可避免的杂质。
优选地，还包括以下按质量百分比计的成分：锑为≤0.1％，锡为≤0.05％，铼为0.01-0.05％。
本发明还公开了一种技术方案：一种蠕墨铸铁材料的制备方法，包含以下步骤：
步骤一：称取废钢、增碳剂、硅铁以及锰铁，熔炼得到熔炼液；
步骤二：对步骤二中的熔炼液进行蠕化，得到蠕化铁水；
步骤三：步骤二中的蠕化铁水液面平静后，除渣保温；
步骤四：经步骤三处理后的蠕化铁水进行浇注，得到蠕墨铸铁材料。
优选地，所述步骤一中，按占总原料的质量分数算，加料顺序依序为1-20％废钢、0-1％增碳剂、1-20％废钢、0-2％硅铁、1-20％废钢、0-0.5％增碳剂、1-20％废钢、0-1.5％增碳剂以及余量废钢。
优选地，所述步骤一中，加硅铁和/或锰铁和/或废钢和/或铜调整至熔炼液合格，熔炼温度控制在1440-1480℃。
优选地，所述步骤二中，采用包底冲入法进行蠕化处理，具体为：在蠕化处理装置中设置堤坝，堤坝一边放置有转运包，往堤坝内匀速冲入熔炼液进行蠕化，冲入速率为5-10g/s，熔炼液出液温度控制在1538-1550℃；所述转运包在使用前进行300-500℃干燥处理。
优选地，所述步骤三中，所述转运包包括蠕化剂、孕育剂、锡、锑、碎铁和覆盖剂中的一种或多种。
优选地，所述步骤三中，所述转运包包括在堤坝内从下至上依序堆放的蠕化剂、孕育剂、蠕化剂、孕育剂、锡、碎铁、锑、碎铁、蠕化剂和覆盖剂。
优选地，所述步骤五中，浇注温度控制在1424-1432℃，浇注时间控制在1-10min。
本发明还公开了一种如上所述的蠕墨铸铁材料在制动鼓、制动盘、减速器壳或模具上的应用。
本发明的有益效果：(1)本发明的一种蠕墨铸铁材料，其金相组织基体中，其中蠕虫状石墨占总石墨晶型的90-95％，蠕化率高，且本发明的蠕墨铸铁材料的热导率高，散热好，抗拉强度高达523Mpa，且不易开裂。
(2)本发明的一种蠕墨铸铁材料的制备方法，制得的蠕墨铸铁材料散热性能好，抗拉强度优异，熔炼液的增碳过程就是增碳剂在熔炼液中不断的溶解、扩散过程，本发明采用多批次加料，使得各成分在液相中吸收均匀，且更利于后续的蠕化处理，同时熔炼温度控制在1440-1480℃，熔炼液中增碳效果较优，主要是由于温度过高，增碳剂出现烧损不利于增碳，温度过低，熔炼液没有完全浸润增碳剂，增碳剂不能溶解也无法扩散。
(3)本发明的转运包为在堤坝内从下至上依序堆放的蠕化剂、孕育剂、蠕化剂、孕育剂、锡、碎铁、锑、碎铁、蠕化剂和覆盖剂，该层层堆放的设置，孕育剂的加入不仅能消除蠕化剂加入所引起的白口组织，基体中自由渗碳体数量明显减少，还能创造更多的石墨结晶核心，使石墨明显增多，孕育剂和蠕化剂间隔堆放，能够有效控制孕育时球状石墨数量的增加，提高蠕化效果，由于蠕化和孕育都存在衰退现象，因此，在转运包中添加一定量的铁碎来控制蠕化，因此该转运包能够延缓其衰退过程，减少了回炉率。
(4)由于孕育剂能从空气中吸收湿气，且易氧化；氧化了的孕育剂对孕育几乎失效。因此，转运包在使用前需要干燥，避免失效影响蠕化效果。
(5)锡在奥氏体中的溶解度很高但在碳中几乎不固溶，因此，蠕墨铸铁中的锡基本上是存在于初析奥氏体和共晶奥氏体中，在石墨中的固溶量很低，又由于锡是强烈的正偏析元素，在初析奥氏体的凝固过程中，会随着固液界面前沿不断向液相中推进，最终接触到石墨晶粒，富集与蠕虫状石墨表面，石墨的进一步长大已无液相通道提供空间，只能通过与奥氏体的碳扩散进行，而锡在石墨-奥氏体界面附近奥氏体一侧的富集阻碍了二者之间的碳扩散作用，使得石墨在这一阶段的继续长大产生困难，同样导致了石墨细化，使得石墨层片间距减小，起到了钉扎位错的作用，同样结合间隔堆放的锑，锑是一个强烈促进珠光体的金属元素，主要起强化铸铁机体组织、细化晶粒的作用，因此两者结合，提高了耐磨性能，即硬度高，有助于蠕墨铸铁耐热疲劳性能的提高，提高蠕墨铸铁的耐龟裂和耐开裂性能。
(6)本发明的蠕墨铸铁材料应用于生产的制动鼓、制动盘、减速器壳或模具由于蠕墨铸铁的散热性能、耐磨性能和硬度的优异性，使得其适用生产制动鼓、制动盘、减速器壳或模具，因此，制动鼓、制动盘、减速器壳或模具性能优异，寿命延长。
附图说明
图1是本发明实施例6试样在100倍视场下的金相图；
图2是对比例1试样在100倍视场下的金相图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种蠕墨铸铁材料，包括以下按质量百分比计的主要成分：碳为3.65％，硅为2.34％，铜为0.006％，硫为0.02％，磷为0.02％，锰为0.24％，铬为0.056％，余量为铁及不可避免的杂质。
一种蠕墨铸铁材料的制备方法，包含以下步骤：
步骤一：称取废钢、增碳剂、硅铁以及锰铁，往熔池内加料，开始熔炼，得到熔炼液，熔池温度控制在1440-1450℃；
加料顺序依序为5％废钢、0.75％增碳剂、5％废钢、1％硅铁、5％废钢、1.25％增碳剂、5％废钢、0.83％增碳剂以及余量废钢，
步骤二：对步骤一中的熔炼液取样分析，加硅铁和锰铁调整熔炼液至合格；
步骤三：采用包底冲入法对步骤二中的熔炼液进行蠕化，得到蠕化铁水；
包底冲入法具体为：在蠕化处理装置中设置堤坝，堤坝一边放置有转运包，往堤坝内匀速冲入熔炼液进行蠕化，冲入速率为8.5g/s，熔炼液出液温度控制在1550℃；所述转运包在使用前进行300℃干燥处理。所述熔炼液出液温度为熔炼液出熔池温度；
步骤四：步骤三中的蠕化铁水液面平静后，除渣保温；
步骤五：经步骤四处理后的蠕化铁水进行浇注，浇注温度为1438℃，得到蠕墨铸铁材料。
步骤三中，转运包包括蠕化剂和孕育剂。
转运包包括在堤坝内从下至上依序堆放的蠕化剂和孕育剂；其中蠕化剂用量占熔炼液重量比例为0.4％,孕育剂占熔炼液重量比例为0.4％；
步骤五中，浇注时间控制在3min。
蠕化剂的各化学成份及质量百分比分别为：Re：3.4％、Mg：5.9％、Si：44％、其余为Fe；
孕育剂的化学成份及质量百分比分别为：Si：65％、Ca：11％、Ba：5％、其余为Fe。
增碳剂采用石墨粉。
实施例2
一种蠕墨铸铁材料，包括以下按质量百分比计的主要成分：碳为3.57％，硅为1.93％，铜为0.027％，硫为0.015％，磷为0.04％，锰为0.48％，铬为0.06％，余量为铁及不可避免的杂质。
一种蠕墨铸铁材料的制备方法，包含以下步骤：
步骤一：称取废钢、增碳剂、硅铁以及锰铁，往熔池内加料，开始熔炼，得到熔炼液，熔池温度控制在1380℃；
加料顺序依序为5％废钢、0.83％增碳剂、8.3％废钢、1.5％硅铁、1.25％增碳剂、5％废钢、1.25％增碳剂以及余量废钢；
步骤二：对步骤一中的熔炼液取样分析，加硅铁、锰铁以及铜调整熔炼液至合格；
步骤三：采用包底冲入法对步骤二中的熔炼液进行蠕化，得到蠕化铁水；
包底冲入法具体为：在蠕化处理装置中设置堤坝，堤坝一边放置有转运包，往堤坝内匀速冲入熔炼液进行蠕化，冲入速率为8.5g/s，熔炼液出液温度控制在1525℃；所述转运包在使用前进行300℃干燥处理；所述熔炼液出液温度为熔炼液出熔池温度；
步骤四：步骤三中的蠕化铁水液面平静后，除渣保温；
步骤五：经步骤四处理后的蠕化铁水进行浇注，浇注温度为1380℃，得到蠕墨铸铁材料。
步骤三中，转运包包括蠕化剂和孕育剂。
转运包包括在堤坝内从下至上依序堆放的蠕化剂和孕育剂。蠕化剂用量占熔炼液重量比例为0.45％,孕育剂占熔炼液重量比例为0.4％；
步骤五中，浇注时间控制在2min。
蠕化剂的各化学成份及质量百分比分别为：Re：3.4％、Mg：5.9％、Si：44％、其余为Fe；
孕育剂的化学成份及质量百分比分别为：Si：65％、Ca：11％、Ba：5％、其余为Fe。
增碳剂采用石墨粉。
实施例3
一种蠕墨铸铁材料，包括以下按质量百分比计的主要成分：碳为3.18％，硅为2.37％，铜为0.026％，铬为0.01％，硫为0.02％，磷为0.01％，锰为0.24％，余量为铁及不可避免的杂质。
一种蠕墨铸铁材料的制备方法，包含以下步骤：
步骤一：称取废钢、增碳剂、硅铁以及锰铁，往熔池内加料，开始熔炼，得到熔炼液，熔池温度控制在1427℃；
加料顺序依序为16.7％废钢、0.83％增碳剂、16.7％废钢、0.83％增碳剂、16.7％废钢、0.83％增碳剂、16.7％废钢、2％硅铁以及余量废钢；
步骤二：对步骤一中的熔炼液取样分析，加锰铁和废钢料调整熔炼液至合格；
步骤三：采用包底冲入法对步骤二中的熔炼液进行蠕化，得到蠕化铁水；
包底冲入法具体为：在蠕化处理装置中设置堤坝，堤坝一边放置有转运包，往堤坝内匀速冲入熔炼液进行蠕化，冲入速率为8.5g/s，熔炼液出液温度控制在1550℃；所述转运包在使用前进行300℃干燥处理。所述熔炼液出液温度为熔炼液出熔池温度；
步骤四：步骤三中的蠕化铁水液面平静后，除渣保温；
步骤五：经步骤四处理后的蠕化铁水进行浇注，浇注温度为1427℃，得到蠕墨铸铁材料。
步骤三中，转运包包括蠕化剂、孕育剂以及覆盖剂。
转运包包括在堤坝内从下至上依序等量堆放的蠕化剂、孕育剂和覆盖剂。蠕化剂用量占熔炼液重量比例为0.35％,孕育剂占熔炼液重量比例为0.3％；覆盖剂占熔炼液重量比例为0.4％。
步骤五中，浇注时间控制在12min。
蠕化剂的各化学成份及质量百分比分别为：Re：3.4％、Mg：5.9％、Si：44％、其余为Fe；
孕育剂的化学成份及质量百分比分别为：Si：65％、Ca：11％、Ba：5％、其余为Fe。
增碳剂采用石墨粉
实施例4
一种蠕墨铸铁材料，包括以下按质量百分比计的主要成分：碳为3.15％，硅为2.74％，铜为0.016％，硫为0.01％，磷为0.01％，锰为0.44％，余量为铁及不可避免的杂质。
一种蠕墨铸铁材料的制备方法，包含以下步骤：
步骤一：称取废钢、增碳剂、硅铁以及锰铁，往熔池内加料，开始熔炼，得到熔炼液，熔池温度控制在1432℃；
加料顺序依序为16.7％废钢、0.83％增碳剂、16.7％废钢、0.83％增碳剂、16.7％废钢、0.83％增碳剂、16.7％废钢、0.17％增碳剂、2％硅铁以及余量废钢；
步骤二：对步骤一中的熔炼液取样分析，加锰铁、铜以及硅铁调整熔炼液至合格；
步骤三：采用包底冲入法对步骤二中的熔炼液进行蠕化，得到蠕化铁水；
包底冲入法具体为：在蠕化处理装置中设置堤坝，堤坝一边放置有转运包，往堤坝内匀速冲入熔炼液进行蠕化，冲入速率为8.5g/s，熔炼液出液温度控制在1550℃；所述转运包在使用前进行300℃干燥处理。所述熔炼液出液温度为熔炼液出熔池温度；
步骤四：步骤三中的蠕化铁水液面平静后，除渣保温；
步骤五：经步骤四处理后的蠕化铁水进行浇注，浇注温度为1424℃，得到蠕墨铸铁材料。
步骤三中，转运包包括蠕化剂和孕育剂。
转运包包括在堤坝内从下至上依序等量堆放的蠕化剂、孕育剂、蠕化剂、孕育剂和蠕化剂。蠕化剂用量占熔炼液重量比例为0.3％,孕育剂占熔炼液重量比例为0.3％；
步骤五中，浇注时间控制在3min。
蠕化剂的各化学成份及质量百分比分别为：Re：3.4％、Mg：5.9％、Si：44％、其余为Fe；
孕育剂的化学成份及质量百分比分别为：Si：65％、Ca：11％、Ba：5％、其余为Fe；
增碳剂采用石墨粉。
实施例5
一种蠕墨铸铁材料，包括以下按质量百分比计的主要成分：碳为3.05％，硅为2.56％，铜为0.032％，硫为0.02％，磷为0.005％，锰为0.36％，余量为铁及不可避免的杂质。
一种蠕墨铸铁材料的制备方法，包含以下步骤：
步骤一：称取废钢、增碳剂、硅铁以及锰铁，往熔池内加料，开始熔炼，得到熔炼液，熔池温度控制在1424℃；
加料顺序依序为16.7％废钢、0.83％增碳剂、16.7％废钢、0.83％增碳剂、16.7％废钢、0.83％增碳剂、16.7％废钢、1.67％硅铁以及余量废钢；
步骤二：对步骤一中的熔炼液取样分析，熔炼液合格；
步骤三：采用包底冲入法对步骤二中的熔炼液进行蠕化，得到蠕化铁水；
包底冲入法具体为：在蠕化处理装置中设置堤坝，堤坝一边放置有转运包，往堤坝内匀速冲入熔炼液进行蠕化，冲入速率为8.5g/s，熔炼液出液温度控制在1550℃；所述转运包在使用前进行300℃干燥处理。所述熔炼液出液温度为熔炼液出熔池温度；
步骤四：步骤三中的蠕化铁水液面平静后，除渣保温；
步骤五：经步骤四处理后的蠕化铁水进行浇注，浇注温度为1424℃，得到蠕墨铸铁材料。
步骤三中，转运包包括锡、蠕化剂和覆盖剂。
转运包包括在堤坝内从下至上依序等量堆放的锡、蠕化剂和覆盖剂。蠕化剂用量占熔炼液重量比例为0.5％,锡占熔炼液重量比例为0.3％；覆盖剂占熔炼液重量比例为0.4％
步骤五中，浇注时间控制在3min。
蠕化剂的各化学成份及质量百分比分别为：Re：3.4％、Mg：5.9％、Si：44％、其余为Fe；
增碳剂采用石墨粉。
实施例6
本实施例是在实施例2的基础上作出的优化，具体是步骤三中，转运包包括蠕化剂和孕育剂。
转运包包括在堤坝内从下至上依序等量堆放的蠕化剂、孕育剂、蠕化剂、孕育剂、蠕化剂以及孕育剂。蠕化剂用量占熔炼液重量比例为0.45％,孕育剂占熔炼液重量比例为0.4％
实施例7
一种蠕墨铸铁材料，包括以下按质量百分比计的成分：碳为3.9％，硅为3.0％，镁为0.03％，铼为0.05％，硫为0.01％，磷为0.05％，锰为0.5％，锑为0.03％，锡为0.02％，余量为铁及不可避免的杂质。
一种蠕墨铸铁材料的制备方法，包含以下步骤：
步骤一：称取废钢、增碳剂、硅铁以及锰铁，往熔池内加料，开始熔炼，得到熔炼液，熔池温度控制在1450℃；
加料顺序依序为16.7％废钢、0.83％增碳剂、16.7％废钢、0.83％增碳剂、16.7％废钢、0.83％增碳剂、16.7％废钢、2％硅铁以及余量废钢；
步骤二：对步骤一中的熔炼液取样分析，加锰铁和废钢料调整至熔炼液；
步骤三：采用包底冲入法对步骤二中的熔炼液进行蠕化，得到蠕化铁水；
步骤四：步骤三中的蠕化铁水液面平静后，除渣保温；
步骤五：经步骤四处理后的蠕化铁水进行浇注，浇注温度为1432℃，得到蠕墨铸铁材料。
步骤三中，包底冲入法具体为：在蠕化处理装置中设置堤坝，堤坝一边放置有转运包，往堤坝内匀速冲入熔炼液进行蠕化，熔炼液出熔池温度控制在1548℃，冲入速率为8.5g/s。
步骤三中，转运包在使用前需要进行400℃干燥处理。
步骤三中，转运包包括蠕化剂、孕育剂、锡、锑、碎铁和覆盖剂。
步骤三中，转运包包括在堤坝内从下至上依序等量堆放的蠕化剂、孕育剂、蠕化剂、孕育剂、锡、碎铁、锑、碎铁、蠕化剂和覆盖剂。
蠕化剂加入量为熔炼液质量的0.4％；所述孕育剂加入量为熔炼液质量的0.3％；覆盖剂加入量为熔炼液质量的0.1％；锡加入量为熔炼液质量的0.01％，锑加入量为熔炼液质量的0.01％；碎铁的加入量为熔炼液质量的0.2％；
蠕化剂的各化学成份及质量百分比分别为：Re：3.4％、Mg：5.9％、Si：44％、其余为Fe；
孕育剂的化学成份及质量百分比分别为：Si：65％、Ca：11％、Ba：5％、其余为Fe。
覆盖剂为草木灰。
步骤五中，浇注时间控制在8min。
增碳剂采用石墨粉。
实施例8
一种蠕墨铸铁材料，包括以下按质量百分比计的成分：碳为3.14％，硅为2.01％，镁为0.02％，铼为0.03％，硫为0.01％，磷为0.03％以及锰为0.4％，锑为0.05％，锡为0.03％，余量为铁及不可避免的杂质。
一种蠕墨铸铁材料的制备方法，包含以下步骤：
步骤一：称取废钢、增碳剂、硅铁以及锰铁，往熔池内加料，开始熔炼，得到熔炼液，熔池温度控制在1450℃；
步骤二：对步骤一中的熔炼液取样分析，加料调整至熔炼液；
步骤三：采用包底冲入法对步骤二中的熔炼液进行蠕化，得到蠕化铁水；
步骤四：步骤三中的蠕化铁水液面平静后，除渣保温；
步骤五：经步骤四处理后的蠕化铁水进行浇注，浇注温度为1432℃，得到蠕墨铸铁材料。
步骤一中，往熔池内的加料顺序依序为废钢、增碳剂、废钢、增碳剂、废钢、增碳剂、废钢、增碳剂、硅铁、锰铁以及废钢。
步骤三中，包底冲入法具体为：在蠕化处理装置中设置堤坝，堤坝一边放置有转运包，往堤坝内匀速冲入熔炼液进行蠕化，熔炼液出熔池温度控制在1548℃，冲入速率为8.5g/s。
步骤三中，转运包在使用前需要进行400℃干燥处理。
步骤三中，转运包包括蠕化剂、孕育剂、锡、锑、碎铁和覆盖剂。
步骤三中，转运包包括在堤坝内从下至上依序等量堆放的蠕化剂、孕育剂、蠕化剂、孕育剂、锡、碎铁、锑、碎铁、蠕化剂和覆盖剂。
蠕化剂加入量为熔炼液质量的0.3％；所述孕育剂加入量为熔炼液质量的0.4％；覆盖剂加入量为熔炼液质量的0.3％；锡加入量为熔炼液质量的0.03％，锑加入量为熔炼液质量的0.02％；碎铁的加入量为熔炼液质量的0.5％；
蠕化剂的各化学成份及质量百分比分别为：Re：3.4％、Mg：5.9％、Si：44％、其余为Fe；
孕育剂的化学成份及质量百分比分别为：Si：65％、Ca：11％、Ba：5％、其余为Fe。
覆盖剂为草木灰。
步骤五中，浇注时间控制在8min。
增碳剂采用石墨粉。
实施例9
一种蠕墨铸铁材料，包括以下按质量百分比计的成分：碳为3.01％，硅为2.16％，镁为0.01％，铼为0.04％，硫为0.02％，磷为0.07％以及锰为0.4％，锑为0.03％，锡为0.02％，余量为铁及不可避免的杂质。
一种蠕墨铸铁材料的制备方法，包含以下步骤：
步骤一：称取废钢、增碳剂、硅铁以及锰铁，往熔池内加料，开始熔炼，得到熔炼液，熔池温度控制在1450℃；
步骤二：对步骤一中的熔炼液取样分析，加料调整至熔炼液；
步骤三：采用包底冲入法对步骤二中的熔炼液进行蠕化，得到蠕化铁水；
步骤四：步骤三中的蠕化铁水液面平静后，除渣保温；
步骤五：经步骤四处理后的蠕化铁水进行浇注，浇注温度为1432℃，得到蠕墨铸铁材料。
步骤一中，往熔池内的加料顺序依序为废钢、增碳剂、废钢、增碳剂、废钢、增碳剂、废钢、增碳剂、硅铁、锰铁以及废钢。
步骤三中，包底冲入法具体为：在蠕化处理装置中设置堤坝，堤坝一边放置有转运包，往堤坝内匀速冲入熔炼液进行蠕化，熔炼液出熔池温度控制在1548℃，冲入速率为8.5g/s。
步骤三中，转运包在使用前需要进行400℃干燥处理。
步骤三中，转运包包括蠕化剂、孕育剂、锡、锑、碎铁和覆盖剂。
步骤三中，转运包包括在堤坝内从下至上依序等量堆放的蠕化剂、孕育剂、蠕化剂、孕育剂、锡、碎铁、锑、碎铁、蠕化剂和覆盖剂。
蠕化剂加入量为熔炼液质量的0.6％；所述孕育剂加入量为熔炼液质量的0.4％；覆盖剂加入量为熔炼液质量的0.3％；锡加入量为熔炼液质量的0.01％，锑加入量为熔炼液质量的0.01％；碎铁的加入量为熔炼液质量的0.5％；
蠕化剂的各化学成份及质量百分比分别为：Re：3.4％、Mg：5.9％、Si：44％、其余为Fe；
孕育剂的化学成份及质量百分比分别为：Si：65％、Ca：11％、Ba：5％、其余为Fe。
覆盖剂为草木灰，增碳剂采用石墨粉。
步骤五中，浇注时间控制在8min。
对比例1
采用传统加料，即一次性往熔池内加料，其他处理过程同实施例1。
将实施例1-8及对比例1得到的铸铁材料进行性能测试：
热导率测试：采用标准号QJ 1402-1988进行测试；
抗拉强度测试：采用
Figure BDA0002347828560000112
单肩金属拉伸长试样，在HENGSHAN(HS)600千牛顿液压万能试验机检验；
硬度测试：采用HB-3000B-I布氏硬度计检验3点，取平均值；
取实施例6的试样进行观看金相组织：金相组织采用XJP-300金相显微镜检验石墨形态。
蠕化率测试：同一视场内蠕虫状石墨占比率。
测试值见下表：
表1实施例1-9及对比例1实验测试值
Figure BDA0002347828560000111
Figure BDA0002347828560000121
从上表可以看出，实施例1-9的试样性能优于对比例1的试样性能，其中实施例6-9相对实施例1-5较优，一方面主要是由于实施例6-9在转运包内添加了锡和锑元素，主要是由于锡在奥氏体中的溶解度很高但在碳中几乎不固溶，因此，蠕墨铸铁中的锡基本上是存在于初析奥氏体和共晶奥氏体中，在石墨中的固溶量很低，又由于锡是强烈的正偏析元素，在初析奥氏体的凝固过程中，会随着固液界面前沿不断向液相中推进，最终接触到石墨晶粒，富集与蠕虫状石墨表面，石墨的进一步长大已无液相通道提供空间，只能通过与奥氏体的碳扩散进行，而锡在石墨-奥氏体界面附近奥氏体一侧的富集阻碍了二者之间的碳扩散作用，使得石墨在这一阶段的继续长大产生困难，同样导致了石墨细化，使得石墨层片间距减小，起到了钉扎位错的作用，进而提高了耐磨性能，有助于蠕墨铸铁耐热疲劳性能的提高(热导率高)，也一定程度上提高蠕墨铸铁的耐龟裂和耐开裂性能；同时，锑是一个强烈促进珠光体的金属元素，主要起强化铸铁机体组织、细化晶粒的作用，用以进一步提高铸铁的硬度，从而耐磨性也得到提高；
另一方面，实施例1-5和实施例6-9还采用了不同方式蠕化，实施例1-5在堤坝上从下至上堆放一层蠕化剂和孕育剂，而实施例6-9采用多层间隔等量堆放的方式，使得实施例6-9试样性能更优，主要是由于本发明的转运包为在堤坝内从下至上依序堆放的蠕化剂、孕育剂、蠕化剂、孕育剂、锡、碎铁、锑、碎铁、蠕化剂和覆盖剂，孕育剂的加入不仅能消除蠕化剂加入所引起的白口组织，基体中自由渗碳体数量明显减少，还能创造更多的石墨结晶核心，使石墨明显增多，孕育剂和蠕化剂间隔的堆放，能够有效控制孕育时球状石墨数量的增加，提高蠕化效果，由于蠕化和孕育都存在衰退现象，因此，在转运包中添加叠层堆放以及添加一定量的铁碎来控制蠕化，能够延缓其衰退过程，减少了回炉率。
对比例1采用一次性加料，与本发明采用多批次加料相比，主要是由于熔炼液对石墨以及硅的成分吸收更均匀，且石墨的生长形态更均匀化，且更利于后续的蠕化处理；
从图1和图2对比，还可以看出，图1中的蠕化率明显优于图2中的蠕化率，图2的试样孕育过量，因为孕育促球，出现较多的球状石墨，也进一步说明，本发明采用间隔堆放孕育剂、蠕化剂等以及加料方式的条件协同作用，使得制得的蠕墨铸铁材料的蠕化效果优于对比例1的蠕化效果，从而使得性能得到提高。
同时采用实施例1-9中任一实施例制得的材料分别生产制动盘、制动鼓、减速器壳和模具，由于蠕墨铸铁的性能优异，因此，制动盘、制动鼓、减速器壳和模具的寿命也将大大得到延长。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种蠕墨铸铁材料，其特征在于，包括以下按质量百分比计的成分：碳为3.0-3.9％，硅为2.3-3.0％，铜为≤0.4％，铬为≤0.01％，硫为≤0.02％，磷为≤0.07％，锰为≤0.5％，余量为铁及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种蠕墨铸铁材料，其特征在于，还包括以下按质量百分比计的成分：锑为≤0.1％，锡为≤0.05％，铼为0.01-0.05％。
3.一种蠕墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一：称取废钢、增碳剂、硅铁以及锰铁，熔炼得到熔炼液；
步骤二：对步骤二中的熔炼液进行蠕化，得到蠕化铁水；
步骤三：步骤二中的蠕化铁水液面平静后，除渣保温；
步骤四：经步骤三处理后的蠕化铁水进行浇注，得到蠕墨铸铁材料。
4.根据权利要求3所述的一种蠕墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，按占总原料的质量分数算，加料顺序依序为1-20％废钢、0-1％增碳剂、1-20％废钢、0-2％硅铁、1-20％废钢、0-0.5％增碳剂、1-20％废钢、0-1.5％增碳剂以及余量废钢。
5.根据权利要求3所述的一种蠕墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，还包括有对熔炼液取样分析，加硅铁和/或锰铁和/或废钢和/或铜调整至熔炼液合格，熔炼温度控制在1440-1480℃。
6.根据权利要求3所述的一种蠕墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，采用包底冲入法进行蠕化处理，具体为：在蠕化处理装置中设置堤坝，堤坝一边放置有转运包，往堤坝内匀速冲入熔炼液进行蠕化，冲入速率为5-10g/s，熔炼液出液温度控制在1538-1550℃；所述转运包在使用前进行300-500℃干燥处理。
7.根据权利要求6所述的一种蠕墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，所述转运包包括蠕化剂、孕育剂、锡、锑、碎铁和覆盖剂中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的一种蠕墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，所述转运包包括在堤坝内从下至上依序堆放的蠕化剂、孕育剂、蠕化剂、孕育剂、锡、碎铁、锑、碎铁、蠕化剂和覆盖剂。
9.根据权利要求3所述的一种蠕墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，所述步骤五中，浇注温度控制在1424-1432℃，浇注时间控制在1-10min。
10.如权利要求1或2所述的蠕墨铸铁材料在制动鼓、制动盘、减速器壳或模具上的应用。
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