CN112760442A - 一种高韧性球墨铸铁的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高韧性球墨铸铁的制备方法，通过硅元素的加入，在不添加铜、锰、镍等合金元素的情况下，通过球化剂与SiC的加入，并增加一定量的孕育剂和随流孕育剂，通过在高温下反应冷却形成晶体，得到一种更低成本的高韧性球墨铸铁材料，满足抗拉强度大于550N/mm2,屈服强度大于345N/mm2，延伸率大于6％，球化率大于80％。

Description

一种高韧性球墨铸铁的制备方法
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，尤其是一种高韧性球墨铸铁及其制备方法。
背景技术
球墨铸铁其综合性能接近于钢，球墨铸铁的成本比铸钢低，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、塑形、韧性、耐磨性等要求较高的汽车零件；但是普通球墨铸铁材料如果要达到较高的强度、塑性、韧性，需要添加较多的如铜、锰、镍等合金元素，成本较高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于对普通球墨铸铁材料进行改进，通过只加硅而不添加铜、锰、镍等其它合金元素，使球墨铸铁材料的抗拉强度大于550N/mm2,屈服强度大于345N/mm2，延伸率大于6％。通过不断试验、检测，终于提出一种低成本的高韧性球墨铸铁材料。
本发明的目的采用下述的技术方案来实现：
一种高韧性球墨铸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将工业原料放置于电炉中加热至熔炼温度，当电炉中温度达到1500-1600℃时，调整铁水成分C含量3.3％～3.5％，Si含量2.6％～3.0％。
步骤二：铁水出炉倒入处理包内进行球化处理，每次球化处理的金属液重量约为1200Kg；铁水出炉前按照金属液重量的1.15％称取约13.8Kg球化剂加入处理包内，按照金属液重量的0.3％称取约3.6Kg硅铁加入处理包内，按照金属液重量的0.3％称取约3.6Kg孕育剂加入处理包内，按照金属液重量的0.2％称取约2.4Kg的SiC加入处理包内，铁水出炉时温度保持在1480～1500℃。
步骤三：向模具砂型中浇注铁水，浇注时随铁水加入约0.1％随流孕育剂，浇注时间设定为10s，浇注完成后，待其冷却至200～300℃时取出铸件。
进一步地，所述SiC粒度大小为1～5mm。
进一步地，所述孕育剂为：Si含量70～75份，Ba≥0.8份，Ca≤2份，Al≤2份，粒度大小为1～3MM的颗粒含量≥90％。
进一步地，所述随流孕育剂为：Si≥65份，Ba≥0.8份，Ca≤2份，Al≤2份，粒度大小为0.25～0.5mm的颗粒含量≥84.5％。
进一步地，所述Si粒度大小为10～100mm。
进一步地，所述球化剂为：Si:40～50份，Ca:1.5～2.5份，Al≤0.8份，Mg：4.5～5.0份,稀土元素1.8～2.5份，粒度大小为5～30mm。
采用本发明的技术方案，具有以下技术效果：
本发明提供的高韧性球墨铸铁材料，通过硅元素的加入，在不添加铜、锰、镍等合金元素的情况下，通过球化剂与SiC的加入，并增加一定量的孕育剂和随流孕育剂，通过在高温下反应冷却形成晶体，得到一种更低成本的高韧性球墨铸铁材料，满足抗拉强度大于550N/mm2,屈服强度大于345N/mm2，延伸率大于6％，球化率大于80％。
附图说明
图1为实施例一的流程图。
具体实施方式
实施例一：
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
同时，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种高韧性球墨铸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将工业原料放置于电炉中加热至熔炼温度，当电炉中温度达到1500℃时，调整铁水成分C含量3.3％，Si含量2.6％，所述Si粒度大小为10mm。
步骤二：铁水出炉倒入处理包内进行球化处理，每次球化处理的金属液重量约为1200Kg；铁水出炉前按照金属液重量的1.15％称取约13.8Kg球化剂加入处理包内，按照金属液重量的0.3％称取约3.6Kg硅铁加入处理包内，按照金属液重量的0.3％称取约3.6Kg孕育剂加入处理包内，按照金属液重量的0.2％称取约2.4Kg的SiC加入处理包内，铁水出炉时温度保持在1480℃，其中，所述孕育剂为：Si：75份，Ba：1份，Ca：1份，Al：1份，粒度大小为1mm的颗粒含量≥90％；SiC粒度大小为5mm；所述球化剂为：Si:50份，Ca:2.5份，Al：0.7份，Mg：5.0份,稀土元素2.5份，粒度大小为30mm。所述硅铁满足：Si含量≥70％，粒度大小为10～100mm
步骤三：向模具砂型中浇注铁水，浇注时随铁水加入约0.1％随流孕育剂，浇注时间设定为10s，浇注完成后，待其冷却至200℃时取出铸件。所述随流孕育剂为：Si：70份，Ba：1.5份，Ca：1.8份，Al：1.8份，粒度大小为0.25mm的颗粒含量≥84.5％。
实施例二：
步骤一：将工业原料放置于电炉中加热至熔炼温度，当电炉中温度达到1600℃时，调整铁水成分C含量3.5％，Si含量3.0％，所述Si粒度大小为100mm。
步骤二：铁水出炉倒入处理包内进行球化处理，每次球化处理的金属液重量约为1200Kg；铁水出炉前按照金属液重量的1.15％称取约13.8Kg球化剂加入处理包内，按照金属液重量的0.3％称取约3.6Kg硅铁加入处理包内，按照金属液重量的0.3％称取约3.6Kg孕育剂加入处理包内，按照金属液重量的0.2％称取约2.4Kg的SiC加入处理包内，铁水出炉时温度保持在1500℃，其中，所述孕育剂为：Si：70份，Ba：2份，Ca：1.5份，Al：1.5份，粒度大小为1mm的颗粒含量≥90％；SiC粒度大小为1mm；所述球化剂为：Si:40份，Ca:1.5份，Al：0.5份，Mg：4.5份,稀土元素1.8份，粒度大小为5mm。所述硅铁满足：Si含量≥70％，粒度大小为10～100mm
步骤三：向模具砂型中浇注铁水，浇注时随铁水加入约0.1％随流孕育剂，浇注时间设定为10s，浇注完成后，待其冷却至300℃时取出铸件。所述随流孕育剂为：Si：80份，Ba：1份，Ca：1.5份，Al：1.5份，粒度大小为0.25mm的颗粒含量≥84.5％。
实施例三：
步骤三：向模具砂型中浇注铁水，浇注时随铁水加入约0.1％随流孕育剂，浇注时间设定为10s，浇注完成后，待其冷却至200～300℃时取出铸件。
步骤一：将工业原料放置于电炉中加热至熔炼温度，当电炉中温度达到1550℃时，调整铁水成分C含量3.4％，Si含量2.8％，所述Si粒度大小为50mm。
步骤二：铁水出炉倒入处理包内进行球化处理，每次球化处理的金属液重量约为1100Kg；铁水出炉前按照金属液重量的1.15％称取球化剂加入处理包内，按照金属液重量的0.3％称取硅铁加入处理包内，按照金属液重量的0.3％称取孕育剂加入处理包内，按照金属液重量的0.2％称取SiC加入处理包内，铁水出炉时温度保持在1490℃，其中，所述孕育剂为：Si：73份，Ba：0.8份，Ca：2份，Al：2份，粒度大小为3mm的颗粒含量≥90％；SiC粒度大小为3mm；所述球化剂为：Si:45份，Ca:2份，Al：0.8份，Mg：4.8份,稀土元素2.1份，粒度大小为25mm。所述硅铁满足：Si含量≥70％，粒度大小为10～100mm。
步骤三：向模具砂型中浇注铁水，浇注时随铁水加入约0.1％随流孕育剂，浇注时间设定为10s，浇注完成后，待其冷却至250℃时取出铸件。所述随流孕育剂为：Si：65份，Ba：0.8份，Ca：2份，Al：2份，粒度大小为0.5mm的颗粒含量≥84.5％。
对制备的铸件进行切割取样，检测球化率与机械性能，其数据如下：
序号 抗拉强度(N/mm2) 屈服强度(N/mm2) 延伸率(％)
1# 573 465 16.2
2# 560 456 11.6
3# 569 461 13.8
4# 575 471 18.8
5# 566 462 16.4
6# 571 466 17.3
7# 613 516 14.6
8# 598 488 11.2
9# 606 506 12.7
可见，采用实施例的方法制备的铸件满足抗拉强度大于550N/mm2,屈服强度大于345N/mm2，延伸率大于6％的要求，其球化率大于80％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种高韧性球墨铸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将工业原料放置于电炉中加热至熔炼温度，当电炉中温度达到1500-1600℃时，调整铁水成分C含量3.3％～3.5％，Si含量2.6％～3.0％；
步骤二：铁水出炉倒入处理包内进行球化处理，每次球化处理的金属液重量约为1200Kg；铁水出炉前按照金属液重量的1.15％称取约13.8Kg球化剂加入处理包内，按照金属液重量的0.3％称取约3.6Kg硅铁加入处理包内，按照金属液重量的0.3％称取约3.6Kg孕育剂加入处理包内，按照金属液重量的0.2％称取约2.4Kg的SiC加入处理包内，铁水出炉时温度保持在1480～1500℃；
步骤三：向模具砂型中浇注铁水，浇注时随铁水加入约0.1％随流孕育剂，浇注时间设定为10s，浇注完成后，待其冷却至200～300℃时取出铸件。
2.根据权利要求1所述的高韧性球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述SiC粒度大小为1～5mm。
3.根据权利要求1所述的高韧性球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述孕育剂为：Si含量70～75份，Ba≥0.8份，Ca≤2份，Al≤2份，粒度大小为1～3MM的颗粒含量≥90％。
4.根据权利要求1所述的高韧性球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述随流孕育剂为：Si≥65份，Ba≥0.8份，Ca≤2份，Al≤2份，粒度大小为0.25～0.5mm的颗粒含量≥84.5％。
5.根据权利要求1所述的高韧性球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述Si粒度大小为10～100mm。
6.根据权利要求1所述的高韧性球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述球化剂为：Si:40～50份，Ca:1.5～2.5份，Al≤0.8份，Mg：4.5～5.0份,稀土元素1.8～2.5份，粒度大小为5～30mm。
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