CN112962018B - 一种非标牌号qt600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法 - Google Patents

一种非标牌号qt600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112962018B
CN112962018B CN202110124057.2A CN202110124057A CN112962018B CN 112962018 B CN112962018 B CN 112962018B CN 202110124057 A CN202110124057 A CN 202110124057A CN 112962018 B CN112962018 B CN 112962018B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cast iron
iron
equal
molten iron
nodular cast
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110124057.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112962018A (zh
Inventor
杨麟
赵益锋
王惠兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Rixing Foundry Co ltd
Original Assignee
Ningbo Rixing Foundry Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Rixing Foundry Co ltd filed Critical Ningbo Rixing Foundry Co ltd
Priority to CN202110124057.2A priority Critical patent/CN112962018B/zh
Publication of CN112962018A publication Critical patent/CN112962018A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112962018B publication Critical patent/CN112962018B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/08—Making cast-iron alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/10—Making spheroidal graphite cast-iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/08—Making cast-iron alloys
    • C22C33/10—Making cast-iron alloys including procedures for adding magnesium
    • C22C33/12—Making cast-iron alloys including procedures for adding magnesium by fluidised injection
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/04—Cast-iron alloys containing spheroidal graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

本发明属于金属铸造领域，具体涉及一种非标牌号QT600～7球墨铸铁的激冷工艺制造方法，包括：熔炼：将原料加入熔化炉，熔炼得到铁水；球化：将球化剂放入铁水包内并捣实，在球化剂上加入高钙钡孕育剂，冲入铁水进行球化处理；随流孕育：球化后的铁水浇注时，随流加入硅铝孕育剂，并将锑投入铁水包底部，浇注中溶入铁水；造型浇注：采用开放式浇注系统，将铁水浇注到设置有铸铁冷铁的铸型中，使铸铁冷铁包裹铸件，保温至温度≤350℃后开箱，冷却，得到球墨铸铁，球墨铸铁的珠光体含量为35～70％，铁素体含量为30～65％，延伸率≥5％。本发明通过配方和工艺的优化实现基体组织形态的控制，调整铸态成分和金相分布，使得到的铸件同时具有较高的塑性、强度和硬度。

Description

一种非标牌号QT600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法
技术领域
本发明属于金属铸造领域，涉及一种球墨铸铁制造方法，具体涉及一种非标牌号QT600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法。
背景技术
球墨铸铁是在铁料熔炼后通过球化和孕育处理得到的铸件，在其中形成了球状结晶的石墨。相比于普通铸铁，球墨铸铁具有较高的机械性能、塑性和韧性，且球墨数量越多，球径越小，形状越圆整，就越有助于改善铸件的力学性能。然而，球墨铸铁在生产过程中受多方面因素影响，在冷却凝固和应力形成过程中容易出现组织疏松、缩孔等缺陷。提高球墨铸铁中球状石墨数量或球化率，对于提高铸件的机械强度和模量具有重要意义，尤其是在疲劳状态下或需要承受多种载荷的铸件，对球化率有较高的要求。同时，铸铁中的铁素体组织具有良好的塑性和韧性，但硬度和强度很低，而珠光体的强度和硬度显著高于铁素体，因此球墨铸铁中不同组织形态的分布也会影响铸件的综合性能。
国家标准《GB/T 1348-2009球墨铸铁件》中规定了QT600-3和QT600-3A牌号的球墨铸铁件性能指标，但没有QT600-7A牌号的相关标准。其中，QT600-3A仅限定了当壁厚≤30mm时，抗拉强度≥600Mpa，屈服强度≥370Mpa，延伸率≥3％；当30mm＜壁厚≤60mm时，抗拉强度≥600Mpa，屈服强度≥360Mpa，延伸率≥2％，当60mm＜壁厚≤200mm时，抗拉强度≥550Mpa，屈服强度≥340Mpa，延伸率≥1％。QT600-3的主要基体组织即为珠光体和铁素体，但国家标准并未明确规定珠光体和铁素体的含量分布，而QT600-7球墨铸铁通常要求具有铁素体的高伸长率和珠光体的高强度。然而已有的球墨铸铁牌号中，强度的增加往往导致延伸率的下降，难以满足QT600-7球墨铸铁较高的综合性能要求。
目前，铸造QT600-7球墨铸铁的方法主要是对原料熔融、球化处理，再经过正火和高温回火工艺制得，但该方法在冷却时散热不均匀会出现大量液态熔池，导致铸件组织结构疏松，影响材料综合性能，且能耗大，生产成本高。专利CN109402491B中在球墨铸铁件上提高铸型的冷却条件，通过冷铁激冷降低铁水温度，使铸件心部石墨球数增加，从而实现球状石墨球径细化、材料力学性能提高的目的，该方法虽然可以防止球墨铸铁组织疏松的问题且有较高的延伸率，但其最终铁素体含量高达95％以上，对铸件的强度和硬度产生明显影响。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种用激冷工艺代替热处理制造非标牌号QT600-7珠光体和铁素体混合基体球墨铸铁的方法，通过工艺优化实现基体组织形态的控制，在QT600-3基础上提升铸件的综合性能。
本发明的上述目的通过以下技术方案得以实施：
一种非标牌号QT600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法，包括如下步骤：
(1)熔炼：将原料加入熔化炉，熔炼得到铁水；
(2)球化：将球化剂放入铁水包内并捣实，在球化剂上加入高钙钡孕育剂，将锑投入铁水包底部，冲入铁水进行球化处理；
(3)随流孕育：球化后的铁水浇注时，随流加入硅铝孕育剂；
(4)造型浇注：采用开放式浇注系统，将铁水浇注到设置有铸铁冷铁的铸型中，使铸铁冷铁包裹铸件，保温至温度≤350℃后开箱，冷却，得到球墨铸铁。
本发明制得的球墨铸铁中，珠光体含量为35～70％，铁素体含量为30～65％，延伸率≥5％。
本发明在QT600-3A球墨铸铁的基础上，通过配方和工艺的优化实现基体组织形态的控制，调整球化石墨粗细、分布和含量，使得到的铸件同时具有较高的塑性、强度和硬度。本发明采用激冷工艺代替热处理工艺制备QT600-7球墨铸铁，铸态铁水受冷铁激冷后，冷铁激冷面作为导热介质将液态铁水的热量不断传导出去，通过型砂排热使铸件凝固的时间缩短，避免常规热处理工艺中因散热不均导致凝固期出现大量无法补缩的液态熔池，形成疏松缺陷。借用冷铁激冷可缩短铸态铁水的凝固时间，降低铸件凝固模数，非常有利于铸件内石墨球晶粒的细化，防止缩松作用。在冷铁的激冷下，铸件壁厚实现了同步收缩凝固，成分偏析、石墨球畸变受到抑制，铸件本体性能一致性得到提升，使制得的珠光体和铁素体混合基体球墨铸铁综合性能明显改善。
进一步优选，本发明所得球墨铸铁的珠光体含量为35～55％，铁素体含量为45～65％，延伸率≥9％。
进一步地，本发明采用的冷铁为QT400～18AL球墨铸铁，浇注系统中的冷铁间距为25～30mm。
进一步地，本发明方法得到的球墨铸铁附铸试块的壁厚为60～250mm，抗拉强度≥580Mpa，屈服强度≥360Mpa，硬度190～270HB，球化率≥90％，石墨球数≥150个/mm2，其中石墨球大小为6～7级。
本发明不仅将壁厚为60～250mm的铸件附铸试块延伸率从1％提高到9％，大大改善了QT600-7石墨铸铁的塑性，同时控制珠光体和铁素体的含量，避免铁素体含量过高引起铸件强度和硬度降低。通过实验发现，当铁素体分布均匀且含量在45～65％之间时，可保证球墨铸铁有较好的均匀性，同时可显著提高材料金相组织的均匀性。本发明的石墨球大小依据国家标准GB/T 9441～2009测定，平均石墨球直径为0.015～0.06mm，石墨球整体大小较为均匀，形状圆整，且球化率高于QT600-3的标准，有助于进一步提高铸铁的力学性能。
进一步地，熔炼的原料按重量份数计包括：生铁60～80wt％，废钢20～40wt％，硅铁0.60～1.00wt％，增碳剂0～1.40wt％。
进一步地，废钢中碳含量≤0.3wt％，硅铁中的硅含量为72～80wt％，增碳剂中硫含量≤0.03wt％。
进一步优选，所述生铁为Q10优质生铁，具体包括如下成分：C≥4.3wt％，Si：0.50～0.75wt％，Mn≤0.10wt％，P≤0.035wt％，Cr≤0.015wt％，Cu≤0.015wt％，Ti≤0.035wt％；V≤0.010wt％，Mo≤0.0009wt％，Pb≤0.0009wt％，B≤0.0009wt％,Sn≤0.0009wt％，Bi≤0.0008wt％，余量为Fe。
进一步优选，所述废钢为低碳钢，具体包括如下成分：C≤0.3wt％，Mn≤0.30wt％，Cr≤0.040wt％，S≤0.03wt％，余量为Fe。
进一步优选，所述硅铁为75#硅铁，其中Si含量为72～80wt％，Al≤1.20wt％，Mn≤0.50wt％，Cr≤0.50wt％，余量为Fe。
进一步优选，所述增碳剂为微硫增碳剂，其中硫含量≤0.03wt％，氮含量≤0.010wt％。
进一步地，熔炼具体包括：先按比例在熔化炉中加入15～20wt％的生铁，再加入硅铁和增碳剂，熔化后逐渐向熔化炉内补充剩余铁料，待铁水熔化完成后，清除熔炼浮渣，升温至1450～1480℃保温，在铁水温度≥1400℃时加入铜、镍合金调整成分，保温静置，再次清除铁水表面的浮渣。
进一步地，本发明的球化剂为低稀土球化剂，球化剂的加入量为铁水重量的0.95～1.20％，球化剂的成分包括：Si：44～48wt％，Re：0.30～0.60wt％，Mg：5.65～6.15wt％。
进一步地，高钙钡孕育剂的加入量为铁水重量的0.10～0.60％，高钙钡孕育剂的粒度为3～8mm。
高钙钡孕育剂的加入有助于减轻铸件的壁厚敏感性，促进形核、抑制生长，而若孕育剂的粒度过大或过小，对硅吸收和孕育都十分不利。在实际制备过程中，当高钙钡孕育剂的粒度为3-8mm时，可保证其在球化爆镁时上浮与铁水充分接触孕育，实现细化晶粒的目的。
进一步地，冲入铁水时，出铁速度≤60秒，爆镁时间≥100秒。
进一步地，硅铝孕育剂的加入量为铁水重量的0.15～0.25％，粒度为0.2～0.7mm，锑的加入量为铁水重量的0.004～0.007％。
锑是有效的珠光体化元素，在铸态下有助于提高抗拉强度，但其存在偏析现象而对整体性能造成干扰。本发明将锑先置于铁水包底部，再在铁水浇注时溶入，可减少现有工艺中球墨铸铁微量合金元素的偏析问题，同时锑与低稀土球化剂协作可促进石墨的细化，能改善孕育效果，稀土元素的中还可缓和锑的剧烈珠光化能力，有助于金相组织的均匀分布，增加石墨球数量并使其形状更圆整。然而锑的加入对铸件的耐蚀性和机械性能均有影响，锑含量增加会导致强度降低，当控制锑的加入量在0.004～0.007％时，可保证铸件有较好的综合性能。
进一步地，本发明的造型采用呋喃树脂砂造型。
进一步地，本发明在造型浇注时的浇注温度为1360～1435℃，冷铁厚度为铸件壁厚的30～50％。
进一步优选，本发明在造型浇注时的浇注温度为1365～1400℃。
铁水浇注温度的控制有利于保证浇注充型平稳，使得到的铸件基体组织分布更均匀稳定。冷铁激冷加快了冷却速度，可使奥氏体共析转变向着珠光体和渗碳体的方向转换，形成片层间距小的细片状珠光体，当自然保温至铸件温度达到350℃后开箱，铸件内应力已被消除，则无需再进行正火和高温回火的热处理工艺，即可满足高强度和高塑形的使用要求。
进一步地，本发明球墨铸铁的化学成分包括：C：3.50～3.75wt％、Si：2.20～2.60wt％、Mn：≤0.25wt％、P：≤0.030wt％、S：0.05～0.013wt％、Sb：0.004～0.007wt％、Mg：0.035～0.055wt％、Re≤0.010wt％、Cu：0.20～0.40wt％、Ni：0.20～0.60wt％、Sn：0.030～0.060wt％，余量为Fe。
本发明中，硅含量对于其他元素的分布和材料整体性能均有明显影响。根据能谱检测可发现，硅是促进铁素体形成的主要元素，也会影响珠光体的形成，当硅含量低于2.2％时，会导致铁素体含量明显下降，进而降低延伸率。锰是促进珠光体形成的元素，与碳形成碳化物主要分布在珠光体区，而铜属于反偏析元素，其在铁素体中的固溶量高于珠光体中的含量，具有固溶强化的作用，同时可缓和Sn、Sb、稀土等微量元素在组织内分布不均的问题。而铜、锡、镍的微合金化也可影响珠光体和铁素体的分布和含量，使基体组织分布均匀，更好控制石墨球形态。
本发明相比于现有技术，具有如下有益效果：
(1)本发明采用合理的熔炼配方和优化的冷铁激冷工艺，在特定铸件上通过铸态浇铸代替正火和高温回火的热处理工艺，实现非标牌号QT600-7球墨铸铁的铸态铸造，缩短铸件生产周期，节约成本；
(2)本发明在QT600-3基础上将壁厚为60～250mm的铸件附铸试块的延伸率从1％提高到9％，显著改善铸件的塑性，同时控制铁素体和珠光体的含量以保证材料的强度；
(3)本发明通过反复浇注进行成分调整，在充分利用冷铁的作用下，采用铜、锡、镍的微合金化控制珠光体和铁素体的含量和分布，实现了本体基体组织的均匀分布，形成形态良好的石墨球，有助于提高铸件的强度和硬度；
(4)本发明中硅含量的控制可促进铁素体形成，锑和锰可促进珠光体形成，锑和稀土共同作用有助于促进石墨的球化和细化，改善孕育效果，而铜的反偏析和固溶强化作用可减少微量元素的偏析问题，提高材料金相组织的分布均匀性；
(5)本发明的制造方法可用于方形、环形、圆柱形、厚大等壁厚均匀的规则铸件，在风电、核电、汽车、桥梁、军工等重要领域均有应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例2中250×250×250mm试块的冷铁排列结构示意图；
图2为本发明实施例2中石墨铸铁试块本体边缘区的金相图；
图3为本发明实施例2中石墨铸铁试块本体心部的金相图；
图4为本发明实施例2中石墨铸铁附铸试块边缘区的金相图；
图5为本发明实施例2中石墨铸铁附铸试块心部的金相图；
图6为本发明实施例2中石墨铸铁附铸试块铁素体和珠光体的分布图；
图7为本发明图6中附铸试块铁素体区与珠光体区的元素分布图；
图8为本发明实施例2中石墨铸铁附铸试块硅元素在铁素体区与珠光体区的含量分布；
图9为本发明实施例2中石墨铸铁附铸试块锰元素在铁素体区与珠光体区的含量分布；
图10为本发明实施例2中石墨铸铁附铸试块铜元素在铁素体区与珠光体区的含量分布。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步描述说明。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法均为本领域的常规方法，用于限定含量或百分比的部分，均指代质量含量或质量百分比。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于帮助理解本发明，不用于本发明的具体限制。
本发明提供一种非标牌号QT600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法，包括如下步骤：
(1)熔炼：称如下重量份数计称取熔炼原料：生铁60～80wt％，废钢20～40wt％，硅铁0.60～1.00wt％，增碳剂0～1.40wt％，先在熔化炉中加入15～20wt％的生铁，再加入硅铁和增碳剂，熔化后逐渐向熔化炉内补充剩余铁料，待铁水熔化完成后，清除熔炼浮渣，升温至1450～1480℃保温，在铁水温度≥1400℃时加入铜、镍等合金调整成分，铁水保温静置8～10分钟，再次清除铁水表面的浮渣；
(2)球化：将铁水重量0.95～1.20％的低稀土球化剂放入铁水包内并捣实，球化剂填埋完成后，在球化剂表面覆盖铁水重量0.10～0.60％的高钙钡孕育剂，其中高钙钡孕育剂的粒度为3～8mm，在铁水包内球化剂的另一侧冲入铁水进行球化处理，出铁速度≤60秒，爆镁时间≥100秒；
(3)随流孕育：球化后的铁水浇注时，随铁水流加入铁水重量0.15～0.25％的硅铝孕育剂，硅铝孕育剂的粒度为0.2～0.7mm，并在出铁前将铁水重量0.004～0.007％的锑投入铁水包底部，使锑在浇注过程中溶入铁水中，得到含锑元素的铁水；
(4)造型浇注：采用呋喃树脂砂造型和开放式浇注系统，将铁水浇注到设置有铸铁冷铁的铸型中，冷铁牌号为QT400～18AL，使铸铁冷铁包裹铸件，其中，浇注温度为1360～1435℃，保证浇注充型平稳，冷铁厚度为铸件壁厚的30～50％，冷铁间距为25～30mm，保温至温度≤350℃后开箱，空冷，得到球墨铸铁。
本发明中使用的熔化炉设备为15吨中频电炉，功率为3000～7000KW·h，熔化率为9T/h。
本发明的生铁采用Q10优质生铁，具体包括如下成分：C≥4.3wt％，Si：0.50～0.75wt％，Mn≤0.10wt％，P≤0.035wt％，Cr≤0.015wt％，Cu≤0.015wt％，Ti≤0.035wt％；V≤0.010wt％，Mo≤0.0009wt％，Pb≤0.0009wt％，B≤0.0009wt％，Sn≤0.0009wt％，Bi≤0.0008wt％，余量为Fe。
废钢为低碳钢，具体包括如下成分：C≤0.3wt％，Mn≤0.30wt％，Cr≤0.040wt％，S≤0.03wt％，余量为Fe。硅铁为75#硅铁，其中Si含量为72～80wt％，Al≤1.20wt％，Mn≤0.50wt％，Cr≤0.50wt％，余量为Fe。
增碳剂为微硫增碳剂，其中硫含量≤0.03wt％，氮含量≤0.010wt％。
低稀土球化剂的成分包括：Si：44～48wt％，Re：0.30～0.60wt％，Mg：5.65～6.15wt％。
本发明得到的球墨铸铁的化学成分包括：C：3.50～3.75wt％、Si：2.20～2.60wt％、Mn：≤0.25wt％、P：≤0.030wt％、S：0.05～0.013wt％、Sb：0.004～0.007wt％、Mg：0.035～0.055wt％、Re≤0.010wt％、Cu：0.20～0.40wt％、Ni：0.20～0.60wt％、Sn：0.030～0.060wt％，余量为Fe。
实施例1
本实施例提供一种非标牌号QT600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法，包括如下步骤：
(1)熔炼：称如下重量份数计称取熔炼原料：生铁70wt％，废钢28wt％，硅铁1.20wt％，增碳剂0.80wt％，先在熔化炉中加入20wt％的生铁，再加入硅铁和增碳剂，熔化后逐渐向熔化炉内补充剩余铁料，待铁水熔化完成后，清除熔炼浮渣，升温至1460℃保温，在铁水温度≥1400℃时加入铜、镍等合金调整成分，铁水保温静置8～10分钟，再次清除铁水表面的浮渣；
(2)球化：将铁水重量1.10％的低稀土球化剂放入铁水包内并捣实，球化剂填埋完成后，在球化剂表面覆盖铁水重量0.3％的高钙钡孕育剂，其中高钙钡孕育剂的粒度为3～8mm，在铁水包内球化剂的另一侧冲入铁水进行球化处理，出铁速度≤60秒，爆镁时间≥100秒；
(3)随流孕育：球化后的铁水浇注时，随铁水流加入铁水重量0.20％的硅铝孕育剂，硅铝孕育剂的粒度为0.2～0.7mm，并在出铁前将铁水重量0.004～0.007％的锑投入铁水包底部，使锑在浇注过程中溶入铁水中，得到含锑元素的铁水；
(4)造型浇注：采用呋喃树脂砂造型和开放式浇注系统，将铁水浇注到设置有铸铁冷铁的铸型中，用200×100×80mm的铸铁冷铁包裹铸件，其中，浇注温度为1370～1380℃，保证浇注充型平稳，冷铁间距为25～30mm，保温至温度≤350℃后开箱，空冷，得到球墨铸铁，其化学组成为：C：3.60wt％，Si：2.40wt％，Mn：0.08wt％，P：0.030wt％，S：0.010wt％，Sb：0.004wt％，Mg：0.045wt％，Re：0.004wt％，Cu：0.23wt％，Ni：0.21wt％，Sn：0.040wt％，余量为Fe。
实施例2
本实施例提供一种非标牌号QT600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法，包括如下步骤：
(1)熔炼：称如下重量份数计称取熔炼原料：生铁70wt％，废钢28wt％，硅铁1.20wt％，增碳剂0.80wt％，先在熔化炉中加入20wt％的生铁，再加入硅铁和增碳剂，熔化后逐渐向熔化炉内补充剩余铁料，待铁水熔化完成后，清除熔炼浮渣，升温至1460℃保温，在铁水温度≥1400℃时加入铜、镍等合金调整成分，铁水保温静置8～10分钟，再次清除铁水表面的浮渣；
(2)球化：将铁水重量1.10％的低稀土球化剂放入铁水包内并捣实，球化剂填埋完成后，在球化剂表面覆盖铁水重量0.3％的高钙钡孕育剂，其中高钙钡孕育剂的粒度为3～8mm，在铁水包内球化剂的另一侧冲入铁水进行球化处理，出铁速度≤60秒，爆镁时间≥100秒；
(3)随流孕育：球化后的铁水浇注时，随铁水流加入铁水重量0.20％的硅铝孕育剂，硅铝孕育剂的粒度为0.2～0.7mm，并在出铁前将铁水重量0.004～0.007％的锑投入铁水包底部，使锑在浇注过程中溶入铁水中，得到含锑元素的铁水；
(4)造型浇注：采用呋喃树脂砂造型和开放式浇注系统，将铁水浇注到设置有铸铁冷铁的铸型中，用200×100×80mm的铸铁冷铁包裹铸件，其中，浇注温度为1370～1380℃，保证浇注充型平稳，冷铁间距为25～30mm，保温至温度≤350℃后开箱，空冷，得到球墨铸铁，其化学组成为：C：3.61wt％，Si：2.29wt％，Mn：0.09wt％，P：0.028wt％，S：0.008wt％，Sb：0.006wt％，Mg：0.046wt％，Re：0.004wt％，Cu：0.20wt％，Ni：0.21wt％，Sn：0.025wt％，余量为Fe。
本实施例通过反复浇注调整成分得到如图1所示的250方形试块，长宽高尺寸为250×250×250mm。分别对该250方形试块的本体和附铸试块进行金相分析，得到如图2-图3所示的本体金相图和图4-5所示的附铸试块金相图，从中可看出试块本体的石墨球相比附铸试块数量更多，分布更加均匀，且石墨球形态良好，更加圆整一致，表明铸铁冷铁的激冷效果好，在铸件凝固时奥氏体朝着石墨和铁素体转变，相变同步性好。图6展示了附铸试块的金相组织，从中可看出该试块内铁素体和珠光体也呈现均匀的分布，其中铁素体含量为45～60％，珠光体含量为40～55％。分别检测了铁素体区(1、2)和珠光体区(3、4)的元素含量，结果如图7-10所示，可见铁素体区的硅、铜含量高于珠光体区，而锰含量低于珠光体区，说明硅可促进铁素体形成，而锰与碳形成碳化物分布于珠光体区，是促进珠光体形成的主要元素。并且，铜在金相组织中的分布较为均衡，在铁素体中固溶量较高，因而可起到反偏析和固溶强化作用。
分别对实施例1和实施例2制得的球墨铸铁试块进行金相和力学性能检测，结果如表1所示。依据国家标准GB/T 9441～2009测定实施例1和实施例2的石墨球大小，结果均为6～7级，平均石墨球直径为0.015～0.06mm，球化率高于QT600-3的标准。
表1实施例1和2的方形试块金相和力学性能
Figure BDA0002923075970000101
综上可知，本发明采用非常规的冷铁激冷工艺制得的球墨铸铁中铁素体和珠光体分布均匀，球化率较高，石墨球形态良好，球径小且均匀，有利于提高铸件塑性、强度和硬度，对改善材料综合性能具有显著效果。实施例2中的硅、锡、铜含量均低于实施例1，而附铸试块和本体的延伸率均有提高，可见铸铁中化学成分的微量调整对延伸率有显著影响。本发明通过合理的组分配比和工艺优化，在激冷工艺和合金化方式结合的基础上实现基体组织形态的控制，使得到的球墨铸铁的球化率≥90％，铁素体含量为30～65％，珠光体含量为35～70％。本发明无需正火和高温回火的热处理工序，大大缩短了生产周期，节约生产成本，可用于结构简单、壁厚均匀的铸件的生产，得到综合性能良好的球墨铸铁，上述能谱分析和性能检测数据对非标牌号QT600-7生产工艺的推广具有重大意义。
以上实施例对本发明要求保护的技术方案参数范围内点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换形成的新的技术方案，同样都在本发明要求的保护范围内，并且本发明方案所有涉及的参数间如无特别说明，则相互之间不存在不可替换的唯一组合。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，并不用于限定本发明的保护范围。本发明所属技术领域的技术人员可以采用等同替换或等效变换的方式获得与本发明相似或相近的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种非标牌号QT600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）熔炼：将原料加入熔化炉，熔炼得到铁水；（2）球化：将球化剂投入铁水包内并捣实，在球化剂上加入高钙钡孕育剂，将锑投入铁水包底部，冲入铁水进行球化处理；（3）随流孕育：球化后的铁水浇注时，随流加入硅铝孕育剂；（4）造型浇注：采用开放式浇注系统，将铁水浇注到设置有铸铁冷铁的铸型中，使铸铁冷铁包裹铸件，保温至温度≤350℃后开箱，冷却，得到球墨铸铁； 所得球墨铸铁的珠光体含量为35~70%，铁素体含量为30~65%，延伸率≥5%；
熔炼的原料按质量百分比计包括：生铁60~80wt%，废钢20~40wt%，硅铁0.60~1.00wt%，增碳剂0~1.40wt%；其中，废钢中碳含量≤0.3wt%，硅铁中的硅含量为72~80wt%，增碳剂中硫含量≤0.03wt%；
熔炼具体包括：先按比例在熔化炉中加入15~20wt%的生铁，再加入硅铁和增碳剂，熔化后逐渐向熔化炉内补充剩余铁料，待铁水熔化完成后，清除熔炼浮渣，升温至1450~1480℃保温，在铁水温度≥1400℃时加入铜、镍合金调整成分，保温静置，再次清除铁水表面的浮渣；
球化剂的加入量为铁水重量的0.95~1.20%，球化剂的成分包括：Si：44~48wt%，Re：0.30~0.60wt%，Mg：5.65~6.15wt%；
造型浇注时的浇注温度为1360~1435℃，冷铁厚度为铸件壁厚的30~50%；
球墨铸铁平均石墨直径为0.015-0.06mm。
2.根据权利要求1所述的非标牌号QT600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法，其特征在于，所得球墨铸铁的珠光体含量为35~55%，铁素体含量为45~65%，延伸率≥9%。
3.根据权利要求1所述的非标牌号QT600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法，其特征在于，高钙钡孕育剂的加入量为铁水重量的0.10~0.60%，高钙钡孕育剂的粒度为3~8mm。
4.根据权利要求1所述的非标牌号QT600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法，其特征在于，锑的加入量为铁水重量的0.004~0.007%。
5.根据权利要求1所述的非标牌号QT600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法，其特征在于，硅铝孕育剂的加入量为铁水重量的0.15~0.25%，硅铝孕育剂的粒度为0.2~0.7mm。
6.根据权利要求1-5任一所述的非标牌号QT600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法，其特征在于，所得球墨铸铁的化学成分包括：C：3.50~3.75wt%、Si：2.20~2.60wt%、Mn：≤0.25wt%、P：≤0.030wt%、S：0.05~0.013wt%、Sb：0.004~0.007wt%、Mg：0.035~0.055wt%、Re≤0.010wt%、Cu：0.20~0.40wt%、Ni：0.20~0.60wt%、Sn：0.030~0.060wt%，余量为Fe。
CN202110124057.2A 2021-01-29 2021-01-29 一种非标牌号qt600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法 Active CN112962018B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110124057.2A CN112962018B (zh) 2021-01-29 2021-01-29 一种非标牌号qt600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110124057.2A CN112962018B (zh) 2021-01-29 2021-01-29 一种非标牌号qt600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112962018A CN112962018A (zh) 2021-06-15
CN112962018B true CN112962018B (zh) 2022-04-01

Family

ID=76272455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110124057.2A Active CN112962018B (zh) 2021-01-29 2021-01-29 一种非标牌号qt600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112962018B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113600804A (zh) * 2021-08-04 2021-11-05 泛凯斯特汽车零部件(江苏)有限公司 一种汽车用制动器轻量化生产工艺
CN113652597A (zh) * 2021-08-20 2021-11-16 石家庄创谱科技有限公司 一种金属结构件组分均匀化的方法及其制备方法
CN114293091B (zh) * 2021-12-30 2022-12-13 长春工业大学 一种高强度、高韧性的球墨铸铁及其制备方法与应用
CN114411156B (zh) * 2022-01-21 2024-03-19 中国矿业大学 用于复杂条件的耐磨铸件的制备方法及耐磨铸件
CN115595496B (zh) * 2022-10-20 2024-03-15 无锡烨隆精密机械股份有限公司 一种qt600球墨铸铁及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4363661A (en) * 1981-04-08 1982-12-14 Ford Motor Company Method for increasing mechanical properties in ductile iron by alloy additions
AU7042487A (en) * 1986-03-20 1987-09-24 Georg Fischer Aktiengesellschaft Process for the production of pearlitic cast iron
JPH1096041A (ja) * 1996-09-20 1998-04-14 Toyota Motor Corp 高剛性・高疲労強度球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法
CN103014219A (zh) * 2012-11-13 2013-04-03 南通宏德机电有限公司 铸态厚断面铁素体基球墨铸铁件石墨球和基体组织的控制方法
CN103820701A (zh) * 2014-02-11 2014-05-28 山东秋辰机械制造有限公司 铸态qt600-7球墨铸铁件的生产工艺
CN105220060A (zh) * 2015-11-06 2016-01-06 河南理工大学 一种高强度球墨铸铁及其生产方法
CN107937656A (zh) * 2017-12-13 2018-04-20 南京浦江合金材料股份有限公司 一种用于铸态生产珠光体球铁的孕育剂及其制备工艺
CN109402491A (zh) * 2018-12-13 2019-03-01 宁波日星铸业有限公司 厚大断面固溶强化铁素体球墨铸铁增加石墨球数的控制方法
CN111074034A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 上海烟草机械有限责任公司 一种铸态混合基体qt600-10球墨铸铁制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4363661A (en) * 1981-04-08 1982-12-14 Ford Motor Company Method for increasing mechanical properties in ductile iron by alloy additions
AU7042487A (en) * 1986-03-20 1987-09-24 Georg Fischer Aktiengesellschaft Process for the production of pearlitic cast iron
JPH1096041A (ja) * 1996-09-20 1998-04-14 Toyota Motor Corp 高剛性・高疲労強度球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法
CN103014219A (zh) * 2012-11-13 2013-04-03 南通宏德机电有限公司 铸态厚断面铁素体基球墨铸铁件石墨球和基体组织的控制方法
CN103820701A (zh) * 2014-02-11 2014-05-28 山东秋辰机械制造有限公司 铸态qt600-7球墨铸铁件的生产工艺
CN105220060A (zh) * 2015-11-06 2016-01-06 河南理工大学 一种高强度球墨铸铁及其生产方法
CN107937656A (zh) * 2017-12-13 2018-04-20 南京浦江合金材料股份有限公司 一种用于铸态生产珠光体球铁的孕育剂及其制备工艺
CN109402491A (zh) * 2018-12-13 2019-03-01 宁波日星铸业有限公司 厚大断面固溶强化铁素体球墨铸铁增加石墨球数的控制方法
CN111074034A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 上海烟草机械有限责任公司 一种铸态混合基体qt600-10球墨铸铁制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112962018A (zh) 2021-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112962018B (zh) 一种非标牌号qt600-7球墨铸铁的激冷工艺制造方法
CN105483508B (zh) 铁道车辆制动盘用合金蠕墨铸铁及其熔炼方法
CN102747268B (zh) 高强度、高塑性球墨铸铁及其制造方法
CN103290300B (zh) 厚大断面铁素体球墨铸铁的铸造方法
CN102392178B (zh) 离心复合铸造轧辊
CN101942619B (zh) 合金铸铁玻璃模具材料及其制备方法
CN101608280B (zh) 用于生产d型石墨铸铁的复合孕育剂及其制备方法
CN108315633B (zh) 一种高导热高强度灰铸铁及其制备方法
CN104775065A (zh) 一种高强韧耐磨球铁摇臂及其制备方法
CN108004460A (zh) 一种高强度高韧性铸态qt800-5球墨铸铁及其生产方法
CN109402491B (zh) 厚大断面固溶强化铁素体球墨铸铁增加石墨球数的控制方法
CN105483505A (zh) 一种高强灰铸铁铸缸体的制备方法
CN105154760B (zh) 一种货车轮毂用球墨铸铁材料及其制备方法
CN112853025A (zh) 一种风电用球墨铸铁件的铸造工艺
CN111286681B (zh) 一种高耐磨低成本锻造湿磨球用钢及其制备方法
CN103088251B (zh) 一种球墨铸铁及其热处理方法
CN105950954A (zh) 一种高强度厚大件球铁的熔炼方法
CN101200789A (zh) 低合金贝氏体球墨铸铁磨球
CN104152793A (zh) Qt500-7厚壁件质量和成分控制的方法
CN105274425A (zh) 一种用于热连轧精轧前段的高合金轧辊及其制备方法
CN103131942A (zh) 内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁及制法
CN114058935A (zh) 一种超低温铁素体球墨铸铁及其制备方法
CN111206182B (zh) 一种模具用低合金球墨铸铁的制备方法
CN109750131B (zh) 超声波辅助改善球墨铸铁孕育效果的方法
CN107779781A (zh) 一种选矿球磨机衬板制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant