CN111250666A

CN111250666A - 一种泵壳浇注工艺

Info

Publication number: CN111250666A
Application number: CN202010166466.4A
Authority: CN
Inventors: 刘辉; 崔海生
Original assignee: Shijiazhuang Hongchang Pump Co ltd
Current assignee: Shijiazhuang Hongchang Pump Co ltd
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2020-06-09

Abstract

本发明公开了一种泵壳浇注工艺，属于铸件生产技术领域，其技术方案要点是包括以下质量百分比的元素为C 2.0‑3.3%、Si 0.8‑1.2%、Mn 1.6‑2.0%、Cr 24.8‑28.5%、Mo 1.5‑2.2%、Ni 1.6‑2.0%、Cu 0.38‑0.50%、Sb 0.03‑0.06%、S≤0.05%、P≤0.03%，余量为Fe；浇注工艺包括如下步骤：A、原料熔炼；将生铁、废钢、回炉料、碳化硅、增碳剂混合熔炼，熔清后依次加入镍板、铬铁、铜板，熔炼温度为1520‑1580℃，得到铁液，待铁液降温至1440‑1480℃时加入金属锑；B、球化处理及孕育处理；b1、出炉前加入高效孕育剂进行孕育处理；b2、倒包孕育，在包内加入倒包孕育剂和组合变质剂后，倒入铁液；b2、浇注得铸件，浇注温度为1360‑1400℃，浇注时随流加入随流孕育剂。达到提高铸件的抗冲击韧性的效果。

Description

一种泵壳浇注工艺

技术领域

本发明涉及铸件生产技术领域，特别涉及一种泵壳浇注工艺。

背景技术

铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件，即把冶炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其他浇注方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经打磨等后续加工手段后，所得到的具有一定形状、尺寸和性能的物件。

常见的铸件铸造工艺，通常将液态金属直接进行浇注，内浇口处铸件厚大部分等热量较为集中的部位由于与其他部位温度不平衡，极易在成型时产生内部缩松、缩孔等缺陷，从而导致铸件的抗冲击韧性和抗疲劳性能降低，不便使用，同时也导致经济效益低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种泵壳浇注工艺，达到提高铸件的抗冲击韧性和抗疲劳性能的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种泵壳浇注工艺，包括以下质量百分比的元素为C 2.0-3.3％、Si 0.8-1.2％、Mn 1.6-2.0％、Cr 24.8-28.5％、Mo 1.5-2.2％、Ni 1.6-2.0％、Cu 0.38-0.50％、Sb 0.03-0.06％、S≤0.05％、P≤0.03％，余量为Fe。

通过采用上述技术方案，在所有的合金元素中，碳对于铸铁组织和力学性能的影响最为显著，碳在铸铁中的存在形式主要分为两部分，一部分碳固溶于奥氏体中，提高机体组织的淬透性，获得碳过饱和的马氏体组织，起到强化基体的作用，另一部分则与碳化物形成元素发生作用，形成各种类型的碳化物。

硅在白口铸铁中属于限制元素，主要是因为硅会增加碳的活度，促进石墨形成，组织白口产生，硅会降低铸铁的淬透性，容易促使形成珠光体，影响材料的耐磨性，但是硅含量过低，对脱氧不利，而过多的硅容易导致基体的脆性增加。

锰一部分以固溶锑形式存在于奥氏体中，起到稳定奥氏体的作用，使淬透性明显提高，具有抑制珠光体形成的作用，另一部分锰溶于碳化物中，起到强化合金碳化物的作用。

钼和镍的添加有利于提高奥氏体稳定性，增加组织中残余奥氏体的含量，提高高铬白口铸铁的韧性，改善其耐磨性。

铜作为高铬铸铁中的辅助元素，铜有助于钼提高淬透性，铜和钼同时加入，在推迟奥氏体转变、提高淬透性比钼单独加入效果更明显。

铬元素能对白口铸铁中碳化物发生作用，使M3C型碳化物转变为M7C3型碳化物，同时形态、分布都有所改变，M7C3型属密排六方结构，硬度更高，以条棒状形态分布在其基体上，减小了网状碳化物对基体的分隔作用，含有M7C3型碳化物的铸铁具有良好的抗磨损性能和较高的强度。

金属锑在铸铁中的作用，可以使铸铁的硬度增加，并能够代替铜，从而降低成本，同时金属锑的加入能够改善铸铁的耐蚀性能，但是当锑的含量增加后，铸铁的强度也会显著下降，因此，金属铜与锑的配合使用，能够克服金属锑降低铸铁强度的影响。

本发明进一步设置为，泵壳浇注工艺包括如下步骤：

A、原料熔炼

将生铁、废钢、回炉料、碳化硅、增碳剂混合熔炼，熔清后依次加入镍板、铬铁、铜板，熔炼温度为1520-1580℃，得到铁液，除杂处理后用红外光谱分析Ni、Cr、Cu的含量，合格后，待铁液降温至1440-1480℃时加入金属锑；

B、球化处理及孕育处理

b1、出炉前加入高效孕育剂进行孕育处理；

b2、倒包孕育，在包内加入倒包孕育剂和组合变质剂后，倒入铁液；

b2、浇注得铸件，浇注温度为1360-1400℃，浇注时随流加入随流孕育剂。

通过采用上述技术方案，出炉温度在1440-1480℃时，避免大量氧化和吸气，高效孕育剂、倒包孕育剂和组合变质剂的加入可以细化共晶碳化物并改变其形态和分布，从而提高铸件的冲击韧性和强度。

本发明进一步设置为，步骤b1中，高效孕育剂为铁液总重量0.13-1.18％的稀土硅铁和0.11-0.13％的75硅铁。

通过采用上述技术方案，高效孕育剂采用稀土类孕育剂，主要是稀土元素的化学性质比较活泼，与铁液中的氧、硫有较大的亲和力，故能净化铁液，使得生成的稀土高熔点化合物会成为极微小的异质晶核，具有细化晶粒的效果，从而提高了泵壳铸铁的冲击韧性和强度。

本发明进一步设置为，稀土硅铁和75硅铁粒度均为8-15mm。

本发明进一步设置为，步骤b2中，倒包孕育剂为铁液总重量0.11-0.15％的稀土镁合金。

通过采用上述技术方案，稀土镁合金作为倒包孕育剂的加入，能够使得高铬铸铁的组织细化，改变了高铬铸铁中碳化物的形核及生长条件，抑制其择优趋向的生长趋势，减弱了其生长的各向异性，此外，稀土镁合金的加入能够在铁液中形成大量的非均质晶核，使奥氏体枝晶增多变细，提高铸铁的强度和耐磨性能。

此外，稀土镁合金的加入，使得铁水的流动性提高，对铸件的补缩能力增强，从而有效提高铸件的冲击性能。

本发明进一步设置为，稀土镁合金采用粒度为0.1-0.25mm。

本发明进一步设置为，步骤b2中，组合变质剂的制备方法是：按重量份计，将50wt％的RE-Si-Fe粉35-68份、10wt％食盐粉8-14份、10wt％高猛酸钾粉7-10份、10wt％纯碱粉3-8份、10wt％硼砂粉5-9份、10wt％氯化钾粉6-12份进行混合均匀得到组合变质剂。

本发明进一步设置为，步骤b3中，随流孕育剂为铁液总重量0.1％-0.15％的钛铁。

通过采用上述技术方案，钛铁的加入能够细化晶粒，改善碳化物的分布，提高淬透性，使得铸铁的硬度值增大，其耐磨性能也提高。

本发明进一步设置为，钛铁的粒度为0.2-1mm。

综上所述，本发明具有以下有益效果：本申请中高效孕育剂、倒包孕育剂以及组合变质剂的加入，能够有效细化铸件中的组织形态并改善其分布，从而有效减少铸件中的缩孔现象，提高铸件的硬度和冲击性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

以下实施例和对比例中：

本发明中所采用的生铁的成分按质量百分比包括C 4.0％、Si 1.48％、Mn 0.58％、S 0.02％、P0.035％、余量为Fe；

废钢的成分按重量百分比包括C 0.18％、Si 0.29％、Mn 0.4％、S 0.035％、P 0.03％、余量为Fe。

铬铁采用高碳铬铁，高碳铬铁的成分按重量百分比包括C 7.8％、Si 1.8％、Mn 1.1％、S 0.024％、P 0.028％、Cr 50％、余量为Fe；

实施例1

一种泵壳浇注工艺，包括以下质量百分比的元素为为C 2.0％、Si 1.2％、Mn 1.6％、Cr 28.5％、Mo 1.5％、Ni 2.0％、Cu 0.38％、Sb 0.06％、S≤0.05％、P≤0.03％，余量为Fe；

其浇注工艺包括如下步骤：

A、原料熔炼

将生铁、废钢、回炉料、碳化硅、增碳剂混合熔炼，熔清后依次加入镍板、铬铁、铜板，熔炼温度为1520℃，得到铁液，除杂处理后用红外光谱分析Ni、Cr、Cu的含量，合格后，待铁液降温至1440℃时加入金属锑；

B、球化处理及孕育处理

b1、出炉前加入高效孕育剂进行孕育处理；

其中高效孕育剂选择为铁液总重量0.13％的稀土硅铁和0.11％的75硅铁；稀土硅铁和75硅铁粒度均为8-15mm

倒包孕育剂为铁液总重量0.11％的稀土镁合金，粒度为0.1-0.25mm；

组合变质剂为铁液总重量的0.81％，组合变质剂的制备方法是：按重量份计，将50wt％的RE-Si-Fe粉35份、10wt％食盐粉8份、10wt％高猛酸钾粉7份、10wt％纯碱粉3份、10wt％硼砂粉5份、10wt％氯化钾粉6份进行混合均匀得到组合变质剂；

b3、浇注得铸件，浇注温度为1360℃，浇注时随流加入随流孕育剂；

随流孕育剂为铁液总重量0.1％的钛铁，粒度为0.2-1mm。

实施例2

一种泵壳浇注工艺，包括以下质量百分比的元素为为C 2.4％、Si 1.1％、Mn 1.7％、Cr 27.2％、Mo 1.7％、Ni 1.9％、Cu 0.41％、Sb 0.05％、S≤0.05％、P≤0.03％，余量为Fe；

其浇注工艺包括如下步骤：

A、原料熔炼

将生铁、废钢、回炉料、碳化硅、增碳剂混合熔炼，熔清后依次加入镍板、铬铁、铜板，熔炼温度为1530℃，得到铁液，除杂处理后用红外光谱分析Ni、Cr、Cu的含量，合格后，待铁液降温至1450℃时加入金属锑；

B、球化处理及孕育处理

b1、出炉前加入高效孕育剂进行孕育处理；

其中高效孕育剂选择为铁液总重量0.41％的稀土硅铁和0.11％的75硅铁；稀土硅铁和75硅铁粒度均为8-15mm

倒包孕育剂为铁液总重量0.12％的稀土镁合金，粒度为0.1-0.25mm；

组合变质剂为铁液总重量的0.90％，组合变质剂为铁液总重量的0.81-1.16％，组合变质剂的制备方法是：按重量份计，将50wt％的RE-Si-Fe粉44份、10wt％食盐粉9份、10wt％高猛酸钾粉7份、10wt％纯碱粉4份、10wt％硼砂粉6份、10wt％氯化钾粉8份进行混合均匀得到组合变质剂；

b3、浇注得铸件，浇注温度为1370℃，浇注时随流加入随流孕育剂；

随流孕育剂为铁液总重量0.12％的钛铁，粒度为0.2-1mm。

实施例3

一种泵壳浇注工艺，包括以下质量百分比的元素为为C 2.8％、Si 1.0％、Mn 1.8％、Cr 26.5％、Mo 1.9％、Ni 1.8％、Cu 0.45％、Sb 0.05％、S≤0.05％、P≤0.03％，余量为Fe；

其浇注工艺包括如下步骤：

A、原料熔炼

将生铁、废钢、回炉料、碳化硅、增碳剂混合熔炼，熔清后依次加入镍板、铬铁、铜板，熔炼温度为1550℃，得到铁液，除杂处理后用红外光谱分析Ni、Cr、Cu的含量，合格后，待铁液降温至1460℃时加入金属锑；

B、球化处理及孕育处理

b1、出炉前加入高效孕育剂进行孕育处理；

其中高效孕育剂选择为铁液总重量0.72％的稀土硅铁和0.12％的75硅铁；稀土硅铁和75硅铁粒度均为8-15mm

倒包孕育剂为铁液总重量0.13％的稀土镁合金，粒度为0.1-0.25mm；

组合变质剂为铁液总重量的0.99％，组合变质剂的制备方法是：按重量份计，将50wt％的RE-Si-Fe粉52份、10wt％食盐粉11份、10wt％高猛酸钾粉8份、10wt％纯碱粉5份、10wt％硼砂粉7份、10wt％氯化钾粉9份进行混合均匀得到组合变质剂；

b3、浇注得铸件，浇注温度为1380℃，浇注时随流加入随流孕育剂；

随流孕育剂为铁液总重量0.13％的钛铁，粒度为0.2-1mm。

实施例4

一种泵壳浇注工艺，包括以下质量百分比的元素为为C 3.0％、Si 0.9％、Mn 1.9％、Cr 25.3％、Mo 2.0％、Ni 1.7％、Cu 0.48％、Sb 0.06％、S≤0.04％、P≤0.03％，余量为Fe；

其浇注工艺包括如下步骤：

A、原料熔炼

将生铁、废钢、回炉料、碳化硅、增碳剂混合熔炼，熔清后依次加入镍板、铬铁、铜板，熔炼温度为1570℃，得到铁液，除杂处理后用红外光谱分析Ni、Cr、Cu的含量，合格后，待铁液降温至1470℃时加入金属锑；

B、球化处理及孕育处理

b1、出炉前加入高效孕育剂进行孕育处理；

其中高效孕育剂选择为铁液总重量0.93％的稀土硅铁和0.12％的75硅铁；稀土硅铁和75硅铁粒度均为8-15mm

倒包孕育剂为铁液总重量0.14％的稀土镁合金，粒度为0.1-0.25mm；

组合变质剂为铁液总重量的1.09％，组合变质剂的制备方法是：按重量份计，将50wt％的RE-Si-Fe粉60份、10wt％食盐粉13份、10wt％高猛酸钾粉9份、10wt％纯碱粉6份、10wt％硼砂粉8份、10wt％氯化钾粉10份进行混合均匀得到组合变质剂；

b3、浇注得铸件，浇注温度为1390℃，浇注时随流加入随流孕育剂；

随流孕育剂为铁液总重量0.14％的钛铁，粒度为0.2-1mm。

实施例5

一种泵壳浇注工艺，包括以下质量百分比的元素为为C 3.3％、Si 0.8％、Mn 2.0％、Cr 24.8％、Mo 2.2％、Ni 1.6％、Cu 0.50％、Sb 0.03％、S≤0.05％、P≤0.03％，余量为Fe；

其浇注工艺包括如下步骤：

A、原料熔炼

将生铁、废钢、回炉料、碳化硅、增碳剂混合熔炼，熔清后依次加入镍板、铬铁、铜板，熔炼温度为1580℃，得到铁液，除杂处理后用红外光谱分析Ni、Cr、Cu的含量，合格后，待铁液降温至1480℃时加入金属锑；

B、球化处理及孕育处理

b1、出炉前加入高效孕育剂进行孕育处理；

其中高效孕育剂选择为铁液总重量1.18％的稀土硅铁和0.13％的75硅铁；稀土硅铁和75硅铁粒度均为8-15mm

倒包孕育剂为铁液总重量0.15％的稀土镁合金，粒度为0.1-0.25mm；

组合变质剂为铁液总重量的1.16％，组合变质剂的制备方法是：按重量份计，将50wt％的RE-Si-Fe粉68份、10wt％食盐粉14份、10wt％高猛酸钾粉10份、10wt％纯碱粉8份、10wt％硼砂粉9份、10wt％氯化钾粉12份进行混合均匀得到组合变质剂；

b3、浇注得铸件，浇注温度为1400℃，浇注时随流加入随流孕育剂；

随流孕育剂为铁液总重量0.15％的钛铁，粒度为0.2-1mm。

对比例1

与实施例3的不同之处在于，在步骤b2中，组合变质剂的加入量为1.2％。

对比例2

与实施例3的不同之处在于，在步骤b2中，组合变质剂的加入量为0.79％。

对比例3

与实施例3的不同之处在于，步骤b1中高效孕育剂选择为1.2％的稀土硅铁和0.15％的75硅铁，其他步骤不变。

对比例4

与实施例3的不同之处在于，步骤b3浇注时，用等量的稀土镁合金代替钛铁。

性能检测

对实施例1-5以及对比例1-4浇注得到的铸件进行硬度、抗冲击韧性和抗疲劳性能检测，检测结果如表1所示。

硬度检测在HR-150A型洛氏硬度计上进行，在每个符合硬度测试条件的平整试样上任意取3个点进行测试，取3个点的平均值作为该试样的宏观硬度；

冲击韧性测试，将铸件在JB-300B摆锤氏冲击试验机上进行。

表1检测结果表

项目	硬度/HRC	冲击韧性/J/cm2
			实施例1	52.4	12.3
实施例2	56.7	14.6
			实施例3	60.3	15.7
实施例4	60.1	15.6
			实施例5	57.8	15.1
对比例1	49.8	10.8
			对比例2	50.7	11.0
对比例3	53.6	13.2
			对比例4	51.8	11.3

从上表可知：

实施例1-5中，实施例3中的硬度和冲击韧性均优于实施例1-2和实施例4中的硬度和冲击韧性，且实施例3中的硬度、冲击韧性与实施例4中的硬度、冲击韧性相差很小，说明实施3-4中的浇注工艺有助于提高铸件的硬度和冲击韧性，说明实施例3-4中的高效孕育剂、倒包孕育剂和组合变质剂的配合使用，有助于提高铸件的硬度和冲击韧性，从而有助于提高铸件的使用寿命；

对比例1-2与实施例3相比，将组合变质剂的量少于0.81％或大于1.16％时，铸件的硬度和冲击韧性也都降低，主要是由于当组合变质剂的量加的比较少时，对铸铁组织的细化不够明显，硬度和韧性相应的比较低，当随着组合变质剂量的增加，高铬铸铁的磨粒磨损损失量逐渐降低，组织细化明显，但当组合变质剂的量加入过多时，铸件的硬度和耐磨性能降低，因此，可以说明，本申请中组合变质剂的加入量能够有效提高铸件的硬度和冲击韧性；

对比例3与实施例3相比，当倒包孕育过程中，加入的硅铁含量过多时，硅含量的增加，使得晶面结合力降低，易使碳化物与基体分离，从而导致高铬铸铁的硬度和冲击韧性也都降低；对比例4与实施例3相比，在浇注时，用等量的稀土镁合金代替钛铁后，铸件的硬度和冲击韧性也都降低，由此可以说明，本申请的加入顺序有助于提高铸件的硬度和冲击性能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种泵壳浇注工艺，其特征在于：包括以下质量百分比的元素为C 2.0-3.3%、Si 0.8-1.2%、Mn 1.6-2.0%、Cr 24.8-28.5%、Mo 1.5-2.2%、Ni 1.6-2.0%、Cu 0.38-0.50%、Sb 0.03-0.06%、S≤0.05%、P≤0.03%，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种泵壳浇注工艺，其特征在于：包括如下步骤：

原料熔炼

球化处理及孕育处理

b1、出炉前加入高效孕育剂进行孕育处理；

3.根据权利要求2所述的一种泵壳浇注工艺，其特征在于：步骤b1中，高效孕育剂为铁液总重量0.13-1.18%的稀土硅铁和0.11-0.13%的75硅铁。

4.根据权利要求3所述的一种泵壳浇注工艺，其特征在于：稀土硅铁和75硅铁粒度均为8-15mm。

5.根据权利要求2所述的一种泵壳浇注工艺，其特征在于：步骤b2中，倒包孕育剂为铁液总重量0.11-0.15%的稀土镁合金。

6.根据权利要求5所述的一种泵壳浇注工艺，其特征在于：稀土镁合金采用粒度为0.1-0.25mm。

7.根据权利要求2所述的一种泵壳浇注工艺，其特征在于：步骤b2中，组合变质剂的制备方法是：按重量份计，将50wt%的RE-Si-Fe粉35-68份、10wt%食盐粉8-14份、10wt%高猛酸钾粉7-10份、10wt%纯碱粉3-8份、10wt%硼砂粉5-9份、10wt%氯化钾粉6-12份进行混合均匀得到组合变质剂。

8.根据权利要求2所述的一种泵壳浇注工艺，其特征在于：步骤b3中，随流孕育剂为铁液总重量0.1%-0.15%的钛铁。

9.根据权利要求8所述的一种泵壳浇注工艺，其特征在于：钛铁的粒度为0.2-1mm。