CN112593140A - 一种耐磨球墨铸铁的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐磨球墨铸铁的制备方法，它涉及一种冶金技术领域，具体涉及一种球墨铸铁领域，所述球墨铸铁的质量份数为：C:3.6～3.9份、Si：2.6～3.0份、Mn：0.4～0.6份、P：0～0.1份、S：0～0.02份、Mg：0.03～0.06份、Cu：0.5～0.8份、Cr：0.1～0.3份、Mo：0.9～1.1份、Ti：0.01～0.02份、Sb：0.001～0.003份、As：0～0.007份、Pb：0.001～0.002份、Bi：0～0.001份、Al：0～0.003份、B：0～0.002份，其余为铁，其制备方法包括(1)原料准备；(2)原料熔炼；(2)球化处理；(4)浇注；(5)热处理，本发明通过添加适量的Cu、Mo元素的方式，提高了铸铁件的淬透性，同时采用盖包法球化处理方式，使制作工艺稳定性好，操作方便，制作成本低，最后采用高温正火的热处理方式，使球墨铸铁具有更好的耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及球磨铸铁领域，具体涉及一种耐磨球墨铸铁的制备方法。
背景技术
球磨铸铁自上世纪问世以来，以其优良的性能，在很多领域可以替代铸钢使用，在模具行业，我国现有模具大多采用锻造模具钢制造，今年来日本等其他国家已开始采用球墨铸铁替代锻造模具钢来生产冲压件模具，不但成本低，而且石墨具有固体润滑的特性大大减小模具与钢板间的摩擦力，改善模具与钢板的接触状态，使成型部件表面形态更加理想，但在使用过程中，该类球墨铸铁除了具有良好的耐热性外，还必须具有良好的耐热性，而当前传统的球墨铸铁难以满足这些要求，而当前市场上现在有耐磨性的球墨铸铁往往存在这制作成本高，耐磨效果不理想等缺点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种耐磨球墨铸铁的制备方法，通过添加适量的Cu、Mo元素的方式，提高了铸铁件的淬透性，同时采用盖包法球化处理方式，使制作工艺稳定性更好，操作更方便，制作成本低，采用高温正火的热处理方式，使基体内的球化组织更加弥散，使球墨铸铁具有更好的耐磨性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：一种耐磨球墨铸铁的制备方法，所述的球墨铸铁的制备方法包含以下步骤：
步骤一：原料准备，所述的球墨铸铁的化学成分包括如下组分：C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Mo,其余为Fe和微量元素；
其中，以质量份数含量计，各组分占所述球墨铸铁的质量份数为：C:3.6～3.9份、Si：2.6～3.0份、Mn：0.4～0.6份、P：0～0.1份、S：0～0.02份、Mg：0.03～0.06份、Cu：0.5～0.8份、Cr：0.1～0.3份、Mo：0.9～1.1份；
所述微量元素包括：Ti、Sb、As、Pb、Bi、Al和B；
其中，以质量份数含量计，各组分占所述球墨铸铁的质量份数为：Ti：0.01～0.02份、Sb：0.001～0.003份、As：0～0.007份、Pb：0.001～0.002份、Bi：0～0.001份、Al：0～0.003份、B：0～0.002份；
所述的球墨铸铁的原材料主要采用生铁、废钢和锰铁；
步骤二：原料熔炼，首先将生铁和废钢放置于中频感应电炉内进行熔炼，将中频感应电炉全功率加热并用耐火材料充分覆盖减少氧化，待生铁、废钢熔化后温度升至1480～1500℃时，加入锰铁等其他材料，熔炼过程中保证铁液温度为1500～1550℃，制得化学成分合格的铁液，然后进行静置扒渣处理；
步骤三：球化处理，采用盖包法进行球化处理，在包盖使用前一天将包盖修好烘干，首先将球化剂放入球化包包底，再将孕育剂均匀放在球化剂上，其中球化剂加入量为1.0～1.2份，孕育剂加入量为0.5～0.8份，当中频炉内铁液温度达到1500～1550℃时，将铁液倒入球化包内进行球化处理；
步骤四：浇注，将经过步骤三球化反应后的铁液通过浇道浇至反应室进行浇注处理，所述的反应室底部设有瞬时孕育块，浇注过程中铁液与瞬时孕育块充分反应，浇注温度控制在1410～1480℃，得到预制件；
步骤五：热处理，采用高温正火处理，将所述铸件以8～10℃/h的速度升温至910～930℃，保温40min，以30～50℃/min的速度降温至530～550℃，保温60min，然后空冷至室温。
进一步的，所述的步骤一中所述的球生铁的质量份数为60～70份，所述的废钢的质量份数为9～12份，所述的锰铁的质量份数为18～39份。
进一步的，所述的步骤三中所述的球化剂为稀土硅铁镁球化剂，所述的孕育剂为含有Ba元素的75SiFe孕育剂。
进一步的，所述的步骤四中所述的瞬时孕育块采用粉末冶金成型工艺制作而成，所述的瞬时孕育块由SRCB、75SiFe和磁铁粉组合而成，SRCB、75SiFe和磁铁粉三者比例为：3～3.6:1:1.5～2。
本发明的工作原理：本发明采用中频感应电炉进行熔炼，根据炉料配比依次将球生铁、废钢、锰铁和一些包含Cu和Mo的微量元素等放入电炉熔炼，将生铁和废钢放置于中频感应电炉内进行熔炼，将中频感应电炉全功率加热并用耐火材料充分覆盖减少氧化，待生铁、废钢熔化后温度升至1480～1500℃时，加入锰铁等其他材料，熔炼过程中保证铁液温度为1500～1550℃，制得化学成分合格的铁液，然后进行静置扒渣处理，其中通过Cu元素的加入时球墨铸铁基体得到强化，细化了石墨球，提高基体的疲劳极限，而Mo元素的加入，它提高了淬透性，提高了基体的疲劳极限和强度，Cu和Mo的联合使用促使了碳化物的形成，使碳球表面存在一层碳化物，该层碳化物加强了基体与碳球的连接强度，增量耐磨能力，之后通过球化反应和二次孕育的方式得到预制件，预制件最后经过高温正火处理，高温正火温度取上限值，并根据预制件中Si的含量，采取不同的冷却速度，防止预制件出现石墨化现象，最终形成耐磨性好的球墨铸铁件。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：本发明通过在熔炼过程中添加适量的Cu、Mo元素，提高了铸铁件的淬透性，增加了球墨铸铁的强度和耐磨性，采用盖包法进行球化处理，增加了球化剂的吸收，提高球化的稳定性，同时结合瞬时孕育块的方式，使处理工艺稳定性更好，操作更方便，最后将预制件高温正火处理，使基体内的球化组织更加弥散，球墨铸铁表现更好的耐磨性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的制作流程示意图。
具体实施方式
实施例一：
实施例一中的球墨铸铁的制备方法包含以下步骤：
步骤一：所述的球墨铸铁的化学成分包括如下组分：C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Mo,其余为Fe和微量元素；
其中，以质量份数含量计，各组分占所述球墨铸铁的质量份数为：C:3.7份、Si：2.7份、Mn：0.45份、P：0.1份、S：0.02份、Mg：0.04份、Cu：0.6份、Cr：0.2份、Mo：0.9份、Ti：0.015份、Sb：0.002份、As：0.006份、Pb：0.002份、Bi：0.001份、Al：0.002份、B：0.002份。
所述的球墨铸铁的原材料主要采用生铁、废钢和锰铁；
步骤二：原料熔炼，首先将生铁和废钢放置于中频感应电炉内进行熔炼，将中频感应电炉全功率加热并用耐火材料充分覆盖减少氧化，待生铁、废钢熔化后温度升至1480℃时，加入锰铁等其他材料，熔炼过程中保证铁液温度为1510℃，制得化学成分合格的铁液，然后进行静置扒渣处理；
步骤三：采用盖包法进行球化处理，在包盖使用前一天将包盖修好烘干，首先将球化剂放入球化包包底，再将孕育剂均匀放在球化剂上，其中球化剂加入量为1.2份，孕育剂加入量为0.8份，当中频炉内铁液温度达到1510℃时，将铁液倒入球化包内进行球化处理；
步骤四：将经过步骤三球化反应后的铁液通过浇道浇至反应室进行浇注处理，所述的反应室底部设有瞬时孕育块，浇注过程中铁液与瞬时孕育块充分反应，浇注温度控制在1420℃，得到预制件；
步骤五：采用高温正火处理，将所述铸件以10℃/h的速度升温至910℃，保温40min，以30/min的速度降温至550℃，保温60min，然后空冷至室温。
步骤一中所述的球生铁的质量份数为60份，所述的废钢的质量份数为12份，所述的锰铁的质量份数为28份。
步骤三中所述的球化剂为稀土硅铁镁球化剂，所述稀土硅铁镁球化剂中以质量份数含量计，各组分的质量份数为：RE:10份、Mg：8份、Si：45份、Ca：4.5份、Ti：0.3份、Al：0.4份、Mn：3.0份、余量为Fe，所述的孕育剂中以质量份数含量计，各组分的质量份数为：Si：65份、Ca：2.1份、Al：1.5份、Ba：6.0份，余量为Fe。
步骤四中所述的瞬时孕育块采用粉末冶金成型工艺制作而成，所述的瞬时孕育块由SRCB、75SiFe和磁铁粉组合而成，SRCB、75SiFe和磁铁粉三者比例为：3:1:2。
实施例二：
实施例二中的球墨铸铁的制备方法包含以下步骤：
步骤一：所述的球墨铸铁的化学成分包括如下组分：C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Mo,其余为Fe和微量元素；
其中，以质量份数含量计，各组分占所述球墨铸铁的质量份数为：C:3.6份、Si：3.0份、Mn：0.6份、P：0.06份、S：0.01份、Mg：0.06份、Cu：0.5份、Cr：0.2份、Mo：1.2份、Ti：0.02份、Sb：0.002份、As：0.005份、Pb：0.001份、Bi：0.001份、Al：0.002份、B：0.002份。
所述的球墨铸铁的原材料主要采用生铁、废钢和锰铁；
步骤二：原料熔炼，首先将生铁和废钢放置于中频感应电炉内进行熔炼，将中频感应电炉全功率加热并用耐火材料充分覆盖减少氧化，待生铁、废钢熔化后温度升至1500℃时，加入锰铁等其他材料，熔炼过程中保证铁液温度为1550℃，制得化学成分合格的铁液，然后进行静置扒渣处理；
步骤三：采用盖包法进行球化处理，在包盖使用前一天将包盖修好烘干，首先将球化剂放入球化包包底，再将孕育剂均匀放在球化剂上，其中球化剂加入量为1.0份，孕育剂加入量为0.5份，当中频炉内铁液温度达到1550℃时，将铁液倒入球化包内进行球化处理；
步骤四：将经过步骤三球化反应后的铁液通过浇道浇至反应室进行浇注处理，所述的反应室底部设有瞬时孕育块，浇注过程中铁液与瞬时孕育块充分反应，浇注温度控制在1480℃，得到预制件；
步骤五：采用高温正火处理，将所述铸件以8℃/h的速度升温至930℃，保温40min，以50/min的速度降温至530℃，保温60min，然后空冷至室温。
步骤一中所述的球生铁的质量份数为65份，所述的废钢的质量份数为10份，所述的锰铁的质量份数为25份。
步骤三中所述的球化剂为稀土硅铁镁球化剂，所述稀土硅铁镁球化剂中以质量份数含量计，各组分的质量份数为：RE:15份、Mg：5份、Si：40份、Ca：3份、Ti：0.3份、Al：0.4份、Mn：3.5份、余量为Fe，所述的孕育剂中以质量份数含量计，各组分的质量份数为：Si：68份、Ca：0.9份、Al：2.0份、Ba：4.0份，余量为Fe。
步骤四中所述的瞬时孕育块采用粉末冶金成型工艺制作而成，所述的瞬时孕育块由SRCB、75SiFe和磁铁粉组合而成，SRCB、75SiFe和磁铁粉三者比例为：3.5:1:1.5。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种耐磨球墨铸铁的制备方法，其特征在于：所述的球墨铸铁的制备方法包含以下步骤：
步骤一：原料准备，所述的球墨铸铁的化学成分包括如下组分：C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Mo,其余为Fe和微量元素；
其中，以质量份数含量计，各组分占所述球墨铸铁的质量份数为：C:3.6～3.9份、Si：2.6～3.0份、Mn：0.4～0.6份、P：0～0.1份、S：0～0.02份、Mg：0.03～0.06份、Cu：0.5～0.8份、Cr：0.1～0.3份、Mo：0.9～1.1份、Fe：60～75份、微量元素：0.1～0.2份；
所述微量元素包括：Ti、Sb、As、Pb、Bi、Al和B；
其中，以质量份数含量计，各组分占所述球墨铸铁的质量份数为：Ti：0.01～0.02份、Sb：0.001～0.003份、As：0～0.007份、Pb：0.001～0.002份、Bi：0～0.001份、Al：0～0.003份、B：0～0.002份；
所述的球墨铸铁的原材料主要采用生铁、废钢和锰铁；
步骤二：原料熔炼，首先将生铁和废钢放置于中频感应电炉内进行熔炼，将中频感应电炉全功率加热并用耐火材料充分覆盖减少氧化，待生铁、废钢熔化后温度升至1480～1500℃时，加入锰铁等其他材料，熔炼过程中保证铁液温度为1500～1550℃，制得化学成分合格的铁液，然后进行静置扒渣处理；
步骤三：球化处理，采用盖包法进行球化处理，在包盖使用前一天将包盖修好烘干，首先将球化剂放入球化包包底，再将孕育剂均匀放在球化剂上，其中球化剂加入量为1.0～1.2份，孕育剂加入量为0.5～0.8份，当中频炉内铁液温度达到1500～1550℃时，将铁液倒入球化包内进行球化处理；
步骤四：浇注，将经过步骤三球化反应后的铁液通过浇道浇至反应室进行浇注处理，所述的反应室底部设有瞬时孕育块，浇注过程中铁液与瞬时孕育块充分反应，浇注温度控制在1410～1480℃，得到预制件；
步骤五：热处理，采用高温正火处理，将所述铸件以8～10℃/h的速度升温至910～930℃，保温40min，以30～50℃/min的速度降温至530～550℃，保温60min，然后空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨球墨铸铁的制备方法，其特征在于：所述的步骤一中所述的球生铁的质量份数为60～70份，所述的废钢的质量份数为9～12份，所述的锰铁的质量份数为18～39份。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨球墨铸铁的制备方法，其特征在于：所述的步骤三中所述的球化剂为稀土硅铁镁球化剂，所述的孕育剂为含有Ba元素的75SiFe孕育剂。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨球墨铸铁的制备方法，其特征在于：所述的步骤四中所述的瞬时孕育块采用粉末冶金成型工艺制作而成，所述的瞬时孕育块由SRCB、75SiFe和磁铁粉组合而成，SRCB、75SiFe和磁铁粉三者比例为：3～3.6:1:1.5～2。
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