CN114774767B - 球墨铸铁物品、相应部件以及相应制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及球墨铸铁物品、相应部件以及物体的制造方法,还涉及管元件或道路元件。这种物品由球墨铸铁制成,球墨铸铁包括以重量%计的以下元素:碳(C),小于或等于3.65%;硅(Si),介于3.3%至3.7%之间。可选地,铸铁包括:磷(P),≤0.1%;和/或锰(Mn),≤0.6%;和/或铬(Cr),≤0.2%;和/或钛(Ti),≤0.15%;和/或硫(S)≤0.05%;和/或镁(Mg),介于0.005%至0.07%之间包括0.005%和0.07%;和/或铜(Cu)≤0.3%;和/或镍(Ni)≤0.4%;和/或钼(Mo)≤0.02%;和/或铝(Al)≤0.02%;和/或钒(V)≤0.04%;剩余部分是铁(Fe)以及含量小于0.01%的不可避免的残留元素。球墨铸铁具有小于或等于4.75%的碳当量CEQ=C(%)+1/3Si(%)+1/3P(%)。球墨铸铁具有大于或等于9.49J的回弹性。
Description
本申请是申请日为2017年12月18日、申请号为CN 201780078472.0(国际申请号为PCT/EP2017/083378)、发明名称为“球墨铸铁物品、相应部件以及相应制造方法”的进入中国国家阶段的PCT申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种在模具中制造的球墨铸铁物品。
背景技术
目前的延性铁管具有必须符合标准(诸如EN545和EN598)的机械性能。
延性铁管通常必须具有以下特征:
抗拉强度大于或等于420MPa,特别地介于420MPa至460MPa之间,
对于小于或等于1000mm的标称直径而言,断裂伸长率A大于或等于10%,对于大于1000mm的标称直径而言,断裂伸长率A大于7%,和
布氏硬度HB小于或等于230。
已知的延性铁管导致大的壁厚度和高的原材料消耗,以便获得给定的压碎强度。
例如,根据文献FR 2 139 866;US 3,891,432;DE 101 01 159和JP-H-082 69614已知铸铁合金。
发明内容
本发明的目的在于提出一种物品、特别是管元件或道路元件,该物品比已知物品更经济,并且特别地,该物品具有优化的机械性能和针对给定尺寸的低重量。
特别地,本发明的目的在于提高铸铁的机械强度,以便使得能够通过将抗压性保持在给定值来相对于当前管减小管的厚度,或者在管的厚度相同的情况下实现比当前管更高的抗压性。
本发明的目的还涉及除了由球墨延性铁制成的管之外的物品,诸如在铸造中获得的管状连接器和道路部件。本发明试图在保持给定的机械强度的同时减小物品的重量和/或物品的壁厚度。
为此,本发明的目的在于提出一种在模具中制造的球墨铸铁物品,
其中,球墨铸铁包括以重量%计的以下元素:
-碳(C),小于或等于3.65%,
-硅(Si),介于3.3%至3.7%之间,
可选地:
-磷(P),≤0.1%,和/或
-锰(Mn),≤0.6%,和/或
-铬(Cr),≤0.2%,和/或
-钛(Ti),≤0.15%,和/或
-硫(S),≤0.05%,和/或
-镁(Mg),介于0.005%至0.07%之间包括0.005%和0.07%,和/或
-铜(Cu),≤0.3%,和/或
-镍(Ni),≤0.4%,和/或
-钼(Mo),≤0.02%,和/或
-铝(Al),≤0.02%,和/或
-钒(V),≤0.04%,
其中,剩余部分是铁(Fe)以及含量小于0.01%的不可避免的残留元素,其中,
球墨铸铁具有小于或等于4.75%的碳当量CEQ=C(%)+1/3Si(%)+1/3P(%),并且其中,
球墨铸铁具有大于或等于9.49J的回弹性(E)。
根据特定实施例,根据本发明的物品可以包括以下特征中的一个或多个:
-球墨铸铁具有特别是根据“夏比(Charpy)”冲击试验测量的回弹性(E),该回弹性在20℃下大于或等于10焦耳或者大于或等于11焦耳;
-球墨铸铁的硅含量(Si)介于3.4%至3.6%之间;
-球墨铸铁的硅含量(Si)介于3.3%至3.7%之间、优选地介于3.5%至3.6%之间,并且特别地,其中,通过一种当将熔铁浇铸入模具时成形面不具有临时绝热材料或临时耐火材料的制造方法来获得物品;
-球墨铸铁的硅(Si)含量介于3.3%至3.5%之间、优选地介于3.4%至3.5%之间,并且特别地,其中,通过一种在将熔铁浇铸入模具的步骤之前将临时耐火材料或临时绝热材料沉积在成形面上的制造方法来获得物品;
-球墨铸铁的碳当量CEQ=C(%)+1/3Si(%)+1/3P(%)介于4.3%至4.6%之间包括4.3%和4.6%、或者介于4.4%至4.6%之间包括4.4%和4.6%、优选地介于4.45%至4.55%之间包括4.45%和4.55%、特别地等于4.5%;
-球墨铸铁具有大于470MPa、优选地大于500MPa、特别地大于530MPa的抗拉强度Rm;
-球墨铸铁具有大于或等于7%、特别地大于或等于10%的断裂伸长率A;
-球墨铸铁具有小于或等于250HB、特别地小于或等于230HB的布氏硬度HB。
本发明还涉及一种管元件(诸如管或配件)或者道路元件(诸如人孔或雨水排放部件),该管元件或道路元件包括基体,其特征在于,基体是如上面所限定的物品。
本发明还涉及一种制造如上面所限定的物品或者如上面所限定的管元件或道路元件的方法,该方法包括以下连续步骤:
a)将液态铁浇铸入具有成形面的模具,
b)允许液态铁固化以获得物品的坯料,
c)使物品坯料经受热处理、特别是应力释放处理,以获得铸铁物品。
根据特定实施例,制造方法可以包括以下特征中的一个或多个:
-在将熔铁浇铸入模具的步骤之前,特别是通过将含硅的材料添加到熔炉或铁水包中来实施确定铸铁的硅含量的步骤,其中,在该步骤期间所添加的硅含量对应于物品的球墨铸铁的最终硅含量减去可能通过球化处理和孕育处理提供的硅含量。
-当将液态铁浇铸入模具时,成形面不具有临时绝热材料或临时耐火材料,并且其中,热处理包括:
·第一步骤,将物品的坯料加热2分钟至10分钟,直至大于800℃、特别地大于900℃但小于1000℃的石墨化温度,其中,该第一步骤释放了初始存在于铸铁中的内应力,
·第二石墨化步骤,在第二石墨化步骤期间,使铸铁物品的坯料在石墨化温度下保持5分钟至30分钟、特别地保持5分钟至18分钟、优选地保持15分钟,
·第三冷却步骤,使得在小于7分钟的时间内冷却至介于880℃至750℃之间、优选地直到800℃的温度,和
·第四铁素体化步骤,在第四铁素体化步骤中,以低于40摄氏度/分钟的速率将铸铁物品的坯料缓慢地冷却至介于700℃至780℃之间的温度范围内;
-其中,热处理包括:
·在空气中冷却至低于100℃的温度的步骤,和
·将铸铁物品的坯料加热至600℃至700℃之间的应力释放温度、然后使铸铁物品的坯料在该应力释放温度下保持10分钟至30分钟的应力释放步骤;和
-在将液态铁浇铸入模具的步骤之前,将临时耐火材料或临时绝热材料沉积在成形面上,并且其中,热处理进一步包括:
·第一铁素体化步骤:以小于40摄氏度/分钟的冷却速率将物品的坯料从烘箱中的大于或等于800℃的入口温度缓慢地冷却,直至小于740℃的铁素体化终止温度,
·空气冷却步骤是第二步骤,应力释放步骤是第三步骤。
附图说明
通过阅读以下仅作为示例给出并参照附图进行的描述将更好地理解本发明,其中:
-图1示出了用于制造管元件的设备的第一实施例的示意图,该管元件形成根据本发明的物品;
-图2示出了时间/温度图,示出了由图1的设备所制造的根据本发明的物品的坯料的不同热处理步骤;
-图3示出了用于制造与根据本发明的物品相对应的管元件的设备的第二实施例的示意图;
-图4示出了时间/温度图,示出了由图3的设备所制造的物品的坯料的不同热处理步骤;
-图5示出了由根据图1和图3的设备所制造的球墨铸铁管的示例的随硅含量变化的抗拉强度;
-图6示出了硅含量对由根据图1和图3的两个设备所制造的球墨铸铁管的回弹性的影响的示意图;和
-图7示出了硅含量对由根据图1和图3的两个设备所制造的球墨铸铁管的断裂伸长率的影响。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一实施例的用于制造球墨铸铁管的设备,该设备由通用附图标记2来表示。
设备2包括坩埚4、倾注装置6、浇道8、孕育装置9、旋转模具10、冷却装置12和取出装置14。
设备2用于以离心方式生产诸如管的管元件15。管元件15形成球墨铸铁材质的物品或基体16。
坩埚4是含有液态金属(诸如铸铁)的耐火坩埚。
倾注装置6(也称为“筐”)具有与制造一个或多个基体16所需的液态金属的量相对应的体积。倾注装置6可以倾斜到一位置,以将液态金属倾注到浇道8中。
浇道8将液态金属从倾注装置6引导到模具10。该浇道包括位于倾注装置6附近的入口20和延伸到模具10中的出口22。浇道8相对于水平倾斜,使得出口22比入口20的位置低,从而允许液态铁由于重力而流动。
旋转模具,也称为“壳体”,具有回转对称的形状,在示例中为围绕轴线X-X的大致圆柱形,该轴线X-X相对于水平倾斜,使得该轴线平行于浇道8。在下面的内容中,术语“轴向”和“径向”参考该轴线X-X给出。模具10具有作为基体16的负表面的成形内表面24以及圆柱形外表面26。内表面24设置有称为“喷丸(peening)”的受控粗糙度,以在将液态金属倾注到模具10中的同时驱动液态金属旋转。
模具10包括:面向入口20的平端端部28;以及承插端端部30,该承插端端部30背向远离入口20并且设置有芯部(未示出)。平端端部28形成基体16的平端,而承插端端部30形成基体16的插接端。
模具10可以围绕X-X轴线旋转。此外,模具10可以被驱动沿轴线X-X在浇铸开始位置与浇铸结束位置之间平移,在浇铸开始位置,出口22位于承插端端部30前面,在浇铸结束位置,出口22位于平端端部28前面。
冷却装置12包括喷洒装置,该喷洒装置被设计成将冷却液体(例如水)喷洒到模具10的外表面26上。取出装置14被设计成从模具中轴向地取出基体坯料16,该基体坯料16在将液态金属浇铸入模具10结束时获得。
倾注装置6、冷却装置12和取出装置14、坩埚4和浇道8本身是已知的并且不再更详细地描述。模具10例如全部由锻钢制成。
设备还包括热处理炉40。
采用设备2制造根据本发明的物品或基体16按如下方式进行。
所使用的制造方法是具有“德拉沃(DeLavaud)”制造工艺的特征的工艺。
将液态铸铁引入坩埚4。坩埚4中的液态铸铁使得用根据本发明的制造方法获得的物品或基体16具有下面限定的化学组分,特别是具有根据本发明的硅含量。在模具10中的浇铸步骤之前通过添加含硅材料、尤其是FeSi合金来确定物品或基体16的最终硅含量。这些添加例如在电炉的熔池或坩埚中完成。使用硅基试剂由球化处理和/或孕育处理而产生的潜在硅输入必须考虑到对添加到液态金属的硅的量进行确定,以获得根据本发明的具有硅含量的物品或基体16。
因此,在模具10中的浇铸步骤之前,通过向铸铁添加一硅含量(等于物品的最终硅含量减去通过孕育和/或球化提供的硅含量)来确定物品或基体16的最终硅含量。
根据本发明的球墨铸铁的硅含量的增加不应通过增加硅基孕育剂的量来获得。因此,在德拉沃工艺的情况下,由孕育剂提供的物品的熔体中的硅的量介于0.1%至0.3%之间。
与基体16所需的铸铁量相对应的液态铸铁由坩埚4引入倾注装置6中。
模具10围绕X-X轴线旋转并且使该模具10处于其浇铸开始位置。
然后,熔铁从倾注装置6浇铸入浇道8,沿浇道8流动并在承插端端部30处被浇铸入模具10。
连续地,在将熔铁逐渐地倾注在模具的内表面24上时将模具10带向其浇铸结束位置,并且在熔铁与内表面24发生接触之前孕育装置9将孕育剂(例如FeSi基粉末)沉积在模具10的内表面24上。如先前所描述的,当孕育剂含有硅时,对于确定模制物品或基体16的最终硅含量必须考虑到这一点。
在浇铸步骤之前和浇铸步骤期间,除了孕育剂之外,模具10的内表面24没有被其他材料覆盖,特别是该内表面24不具有如在“湿喷(Wetspray)”浇铸工艺(也参见下面的图3的设备)中使用的任何临时绝热材料或临时耐火材料。
在整个浇铸期间,由冷却装置12对模具10进行冷却。
由于离心作用,模具10中的熔铁被压向表面24,该熔铁固化并且形成基体16的坯料161。
然后,基体16的坯料161由取出装置14从模具10中取出。
然后,使基体16的坯料161经受热处理(这将在下面更详细地描述),在热处理之后获得基体16。
用于制造方法的球墨铸铁的组分并因此基体16的组分以重量%计包括:碳(C),其含量小于或等于3.65%;以及硅(Si),其含量介于3.3%至3.7%之间包括3.3%和3.7%。
可选地,球墨铸铁包括以重量%计的以下一种元素或多种元素:
-磷(P),≤0.1%,和/或
-锰(Mn),≤0.6%,和/或
-铬(Cr),≤0.2%,和/或
-钛(Ti),≤0.15%,和/或
-硫(S),≤0.05%,和/或
-镁(Mg),介于0.005%至0.07%之间包括0.005%和0.07%,和/或
-铜(Cu),≤0.3%,和/或
-镍(Ni),≤0.4%,和/或
-钼(Mo),≤0.02%,和/或
-铝(Al),≤0.02%,和/或
-钒(V),≤0.04%。
球墨铸铁的剩余部分是铁(Fe)以及由于制造铸铁的方法引起的含量小于0.01%的其他残留元素或不可避免的杂质。
球墨铸铁具有小于或等于4.75%的碳当量CEQ=C(%)+1/3Si(%)+1/3P(%)。这些%也是以重量%来表示。
此外,球墨铸铁可以具有小于或等于4.7%、优选地介于4.3%至4.6%之间包括4.3%和4.6%、优选地介于4.45%至4.55%之间包括4.45%和4.55%的碳当量CEQ=C(%)+1/3Si(%)+1/3P(%)。优选地,碳当量CEQ等于4.5%。
硅(Si)含量特别是在如本实施例的情况那样使用德拉沃工艺的情况下优选地介于3.4%至3.6%之间包括3.4%和3.6%、优选地介于3.5%至3.6%之间包括3.5%和3.6%。
图2示出了由图1的设备2根据“德拉沃”制造工艺所制造的基体16的坯料或者更一般地铸铁物品的坯料在热处理期间的时间/温度图。随后,术语“基体16”和“铸铁物品”将按照相同的含义来使用。
为了记录,这种“德拉沃”制造工艺包括在模具10中浇铸熔铁并使熔铁固化以获得铸铁物品的坯料的步骤;然后对铸铁物品的坯料进行热处理。根据德拉沃工艺,将熔铁浇铸入模具10,其中该模具10的内模具表面24不具有沉积在内表面24上的临时绝热材料或临时耐火材料。
在从模具中取出之后,基体的坯料通常处于介于900℃至1000℃之间、特别地为约950℃的温度。在热处理炉40的入口处,基体的坯料通常处于介于550℃至650℃之间的温度、特别是处于大约600℃的温度(炉中热处理的起始温度)。
在图2中,可以看到,从该初始温度开始,在第一热处理步骤ED1期间,将铸铁物品的坯料加热2分钟至10分钟,直至达到大于800℃、特别地大于900℃但小于1000℃的石墨化温度。该第一升温步骤ED1释放了存在于铸铁中的内应力。
然后,在第二热处理步骤ED2中,铸铁物品的坯料保持在石墨化温度下,在此情况下,该石墨化温度等于约950℃。第二热处理步骤ED2具有5分钟至30分钟的持续时间,在此情况下,该第二热处理步骤具有15分钟的持续时间。在该第二步骤期间,渗碳体(Fe3C)分解并且转变成奥氏体和石墨。
然后,实施第三热处理步骤ED3。在该步骤期间,温度从石墨化温度开始降低至铁素体化开始温度,该铁素体化开始温度介于880℃至750℃之间、在此情况下等于约800℃。在步骤ED3期间的温度降低持续4分钟至7分钟、优选地小于或等于6分钟。
然后,在第四热处理温度步骤ED4(铁素体化步骤)期间,将铸铁物品的坯料缓慢地冷却,即以小于40摄氏度/分钟、优选地介于20摄氏度/分钟至5摄氏度/分钟之间的冷却速率缓慢地冷却,至700℃至780℃的温度范围内。在该第四步骤中,奥氏体转化为铁素体和石墨。
然后,在第五步骤ED5期间,将铸铁物品的坯料从铁素体化终止温度冷却至低于100℃的温度、特别是20℃的环境空气温度。
因此,获得物品或基体16。
因此,获得的球墨铸铁具有大于470MPa的抗拉强度Rm,优选地具有大于500MPa、特别地大于530MPa的抗拉强度Rm。
如可以在图5中看到的,具有如上面所限定的硅含量并且通过上面描述的德拉沃工艺所制造的球墨铸铁满足这种要求。
此外,根据本发明的球墨铸铁具有大于或等于7%、特别地大于或等于8%、大于或等于9%、或者大于或等于10%的断裂伸长率。
此外,根据本发明的物品的球墨铸铁在环境温度(20℃)下具有大于或等于9.49焦耳的回弹性E。这尤其通过硅含量不超过3.7%的事实来实现。回弹性E通过“夏比”法进行测量。因此,所制造的物品符合美国标准AWWAC151。优选地,根据“夏比”法测量的回弹性E大于或等于10焦耳或者大于或等于11焦耳。
这在图6中示出,图6表示对于介于3.3%至3.7%之间的硅含量而言,根据本发明的并且根据在德拉沃离心工艺制造的、之后进行上面描述的热处理的管的回弹力E大于或等于9.49焦耳。
另外,根据本发明的物品的球墨铸铁具有小于或等于230HB的布氏硬度HB。
再次参考图1,管元件15或基体16具有标称直径DN和壁厚度e。标称直径DN可以是例如小于或等于600mm,或者小于或等于1000mm,或者小于或等于1600mm。
对DN400管进行的压力测试表明,对于相同的厚度而言,根据本发明的管的抗拉强度与硅含量小于2.9%的球墨铸铁管的抗拉强度相比大20%至30%。
类似地,对于相同的破裂压力而言并且在DN400管的情况下,采用图1的设备获得的并且经受了上面参考图2描述的热处理的管具有约5.3mm的厚度,而采用常规的德拉沃工艺获得的并且其铸铁的硅含量小于2.9%的管具有大于6.5mm的厚度。
图3示出了根据本发明的制造设备2的第二实施例。
根据该第二实施例的设备2和制造管元件的方法与上面描述的设备和方法的不同之处仅为以下内容。相似的元件共享相同的附图标记。
设备2包括用于施加耐火材料的装置(未示出)。该装置被设计成将临时耐火材料50的层沉积在模具10的内表面24上。
临时耐火材料50本身是已知的并且例如是水、膨润土和基于二氧化硅的耐火产品的混合物。临时耐火材料层50降低了模具10中铸铁的冷却速率。替代地,临时耐火材料50可以由临时绝热材料代替。
使用设备2的制造方法是“湿喷”类型的制造方法。该方法如下。
在将熔铁浇铸入模具10之前,将临时耐火材料50设置在内表面24上并形成临时耐火材料层。
下一步是将熔铁浇铸在该临时耐火材料层上。
由于耐火材料层50,基体16的坯料或铸铁物品的坯料不含或者含有非常少的渗碳体。球墨铸铁具有基本上铁素体基质,其中珠光体含量较低,特别是小于或等于10%,因为Si含量大于3.2%。
图4示出了由根据图3中所示的第二实施例的设备2根据“湿喷”方法所制造的基体16的坯料或者更一般地铸铁物品的坯料在热处理期间的温度/时间图。
在从模具10中取出之后,使基体16的坯料或铸铁物品的坯料经受热处理。为此,将基体或物品的坯料引入温度高于800℃的烘箱,并且在第一热处理步骤EW1中,以小于40摄氏度/分钟的冷却速率将该基体或物品的坯料冷却至低于740℃、优选地介于700℃至740℃之间的铁素体化最终温度。该第一步骤EW1是铁素体化步骤,在该第一步骤EW1期间奥氏体转变为铁素体和石墨。
然后,在第二热处理步骤EW2期间,将基体的坯料或铸铁物品的坯料从最终铁素体化温度冷却至低于100℃、优选地介于20℃至100℃之间的温度。该冷却在空气中进行,即以介于30℃/min至70℃/min之间、优选地介于40℃/min至60℃/min之间的速率进行、特别地以约50℃/min的速率进行。在该冷却期间空气的温度介于10℃至40℃之间。
然后,在第三热处理步骤EW3中,使基体或铸铁物品的坯料经受应力释放热处理,该应力释放热处理旨在释放初始存在于铸铁中的内应力。该第三热处理步骤包括:首先将基体16的坯料或铸铁物品的坯料从上述介于20℃至100℃之间的温度加热至介于600℃至700℃之间的应力释放温度,然后使基体或铸铁物品的坯料在该应力释放温度下保持10分钟至30分钟。
然后,在第四步骤EW4中,将基体16或铸铁物品的坯料冷却至室温(20℃)。
标称直径DN可以是例如大于600mm。
所进行的测试表明,对于相同的破裂压力而言并且在例如DN800管的情况下,采用图3的设备获得的并且经受了上面参考图4描述的热处理的管具有约7.7mm的厚度,而采用常规湿喷工艺获得的并且其铸铁的硅含量小于2.9%的管具有大于或等于9.4mm的厚度。
在图5中我们可以看到,通过湿喷工艺制造的并且包括介于3.3%至3.5%之间的硅的球墨铸铁物品具有大于530MPa的抗拉强度。
图6示出了根据“夏比”冲击试验的回弹性E,并且示出了其球墨铸铁含有介于3.3%至3.5%之间的硅并且当使用湿喷工艺进行制造、之后进行如上面所描述的热处理(“WS协议”)时具有远远超过10焦耳的回弹性的物品,这与通过湿喷工艺而没有随后的热处理(图6中的“原始WS”)而获得的球墨铸铁不同,对于此,仅针对硅含量小于3%才能获得大于9.49焦耳的回弹性。
类似地,图7示出了通过湿喷工艺随后进行根据本发明的热处理(“经处理的WS”)而获得的且具有介于3.4%至3.5%之间的硅含量的物品具有15%、特别是介于大约18%至22%之间的较高的断裂伸长率A。
通过上面方法所制造的管元件可以是除承插管之外的管状元件,例如圆柱形管状连接器。
根据本发明的球墨铸铁的组分也可以用于制造诸如人孔或雨水排放装置的铸铁道路元件,或者用于制造铸造配件。在此情况下,制造这种物品的方法是将液态铁浇铸在模具中并同时进行孕育。然后,在从模具中取出并冷却至低于100℃的温度之后,使铸铁物品的坯料经受应力释放热处理。首先,这包括将物品的坯料加热至大于400℃、优选地介于600℃至700℃之间的应力释放温度。然后,使铸铁物品的坯料在该应力释放温度下保持10分钟至约30分钟。最后,将物品的坯料冷却至室温。在该热处理结束时获得的铸铁使得能够在保持给定的机械强度的同时相对于已知元件减小道路元件或铸造配件的重量,或者在相同重量的情况下,使得能够增加道路元件或铸造配件的机械性能。
通常,铸铁在室温(20℃)下的回弹性大于或等于10J或者大于或等于11J。特别地通过“夏比”冲击试验对回弹性进行测量。
因此,根据本发明的球墨铸铁物品使得能够针对给定的机械强度获得具有小的壁厚度的管元件或道路元件或者针对类似的壁厚获得具有改进的机械性能的管元件或道路元件。因此,制造和包括运输和处理的使用是经济的。
Claims (23)
1.物体的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括以下连续步骤:
a)将液态铁浇铸入具有成形面(24)的模具(10),
b)允许所述液态铁固化以获得所述物品的坯料,
c)使所述物品的坯料经受热处理,以获得铸铁物品(16),
其中,所述物品(16)由球墨铸铁制成,所述球墨铸铁包括以重量%计的以下元素:
-碳(C),小于或等于3.65%,
-硅(Si),介于3.3%至3.7%之间,
可选地:
-磷(P),≤0.1%,和/或
-锰(Mn),≤0.6%,和/或
-铬(Cr),≤0.2%,和/或
-钛(Ti),≤0.15%,和/或
-硫(S),≤0.05%,和/或
-镁(Mg),介于0.005%至0.07%之间包括0.005%和0.07%,和/或
铜(Cu),≤0.3%,和/或
镍(Ni),≤0.4%,和/或
钼(Mo),≤0.02%,和/或
铝(Al),≤0.02%,和/或
钒(V),≤0.04%,
剩余部分是铁(Fe)以及含量小于0.01%的不可避免的残留元素,其中,
所述球墨铸铁具有小于或等于4.75%的碳当量CEQ=C(%)+1/3Si(%)+1/3P(%),并且其中,
所述球墨铸铁具有大于或等于9.49J的回弹性(E),
其中,所述热处理包括:
-空气冷却步骤(EW2),使得达到小于100℃的温度,和
-应力释放步骤(EW3),所述应力释放步骤包括将所述铸铁物品的坯料加热至介于600℃至700℃之间的应力释放温度,然后使所述铸铁物品的坯料在所述应力释放温度下保持10分钟至30分钟,
其中,在将熔铁浇铸入所述模具(10)的步骤之前,将临时耐火材料(50)或临时绝热材料沉积在所述成形面(24)上,并且其中,所述热处理进一步包括:
-第一铁素体化步骤(EW1):以小于40摄氏度/分钟的冷却速率将所述物品的坯料从烘箱中的大于或等于800℃的入口温度缓慢地冷却,直至低于740℃的铁素体化终止温度,
-所述空气冷却步骤(EW2)是第二步骤,所述应力释放步骤(EW3)是第三步骤。
2.根据权利要求1所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁具有在20℃下大于或等于10焦耳的回弹性(E)。
3.根据权利要求2所述的制造方法,其中,所述回弹性(E)是根据“夏比”冲击试验测量的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁的硅(Si)含量在3.3%至3.5%之间。
5.根据权利要求4所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁的硅(Si)含量在3.4%至3.5%之间。
6.根据权利要求5所述的制造方法,其中,通过一种在将熔铁浇铸入所述模具(10)的浇铸步骤之前将临时耐火材料(50)或临时绝热材料沉积在成形面(24)上的制造方法来获得所述物品。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁的碳当量CEQ=C(%)+1/3Si(%)+1/3P(%)介于4.3%至4.6%之间包括4.3%和4.6%。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁具有大于470MPa的抗拉强度Rm。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁具有大于或等于7%的断裂伸长率A。
10.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁具有小于或等于250HB的布氏硬度HB。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法,其中,所述热处理为应力释放处理。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法,其中,在将熔铁浇铸入模具的步骤之前,所述制造方法实施:
确定所述铸铁的硅含量的步骤,其中,在该步骤期间添加的硅含量对应于所述物品的所述球墨铸铁的最终硅含量减去通过球化处理和孕育处理最终提供的硅含量。
13.根据权利要求12所述的制造方法,其中,确定所述铸铁的硅含量的步骤包括将含硅材料添加到熔炉或铁水包中。
14.根据权利要求2所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁具有在20℃下大于或等于11焦耳的回弹性(E)。
15.根据权利要求7所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁的碳当量CEQ=C(%)+1/3Si(%)+1/3P(%)介于4.4%至4.6%之间包括4.4%和4.6%。
16.根据权利要求15所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁的碳当量CEQ=C(%)+1/3Si(%)+1/3P(%)介于4.45%至4.55%之间包括4.45%和4.55%。
17.根据权利要求16所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁的碳当量CEQ=C(%)+1/3Si(%)+1/3P(%)等于4.5%。
18.根据权利要求8所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁具有大于500MPa抗拉强度Rm。
19.根据权利要求18所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁具有大于530MPa的抗拉强度Rm。
20.根据权利要求9所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁具有大于或等于10%的断裂伸长率A。
21.根据权利要求10所述的制造方法,其中,所述球墨铸铁具有小于或等于230HB的布氏硬度HB。
22.管元件或道路元件,所述管元件或所述道路元件包括基体(16),其特征在于,所述基体是根据前述权利要求中任一项所述的方法获得的物品。
23.根据权利要求22所述的管元件或道路元件,其中,所述管元件或所述道路元件为管、或配件、或人孔、或雨水排放部件。
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