CN1514034A - 非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的生产方法，属于金属材料的生产方法领域。按重量百分比成分为：C 3.5～3.8％，Si2.6～2.85％，Mn 0.2～0.4％，P≤0.05％，S 0.005～0.015％，Mg0.03～0.045％，稀土元素RE 0.02～0.04％，其余为Fe；热处理方法：在台车式电阻炉内加热至840℃～900℃，保温1～2小时，然后炉冷至780℃～800℃，保温0.5～1小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至300℃～230℃时出油，转入350℃～380℃的空气等温炉中，保温后出炉，空冷。它克服了传统奥铁体球体生产方法中缺点，以廉价的Si、Mn代替Ni、Mo、Cu等贵重合金元素；以预冷等温淬火代替盐浴等温淬火，保证了生产过程的安全和生产环境的净化。

Description

非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的生产方法

技术领域

本发明属于金属材料的生产方法领域，特别是一种球墨铸铁的生产方法。

背景技术

作为球墨铸铁的最新发展，等温淬火球墨铸体，英文简称ADI，Austempered Ductile Iron，以其优异的综合力学性能而成为重要的工程材料。其高强度、高韧性、耐冲击和抗疲劳等特点引起广泛重视，并在机械、冶金、交通运输和建材等行业得到成功的应用，而且其应用领域还在不断拓宽。但要生产出力学性能合格的奥铁体球铁有两个重要的条件，其一，由于淬透性的原因，为保证工件组织的均匀性和生产的稳定性，当工件壁厚大于20mm的情况下，必须添加如Ni、Mo、Cu等合金元素，合金元素的添加量随铸件壁厚的增加而增加。众所周知，Ni、Mo、Cu都是贵重合金元素，它们的引入必将大大提高奥铁体球铁的生产成本，这样一来，就限制了奥铁体球铁的应用。其二，要在加入少量合金元素的情况下，稳定地获得奥铁体组织，必须对工件进行盐浴等温淬火处理。盐浴的熔化和保温需要消耗能源。通常等温时间2小时左右，这就使得生产周期加长，生产成本提高。由于盐浴池的容积有限，所以每次处理铸件的总重和单重都受到限制。淬火盐主要是硝酸钾和硝酸钠的混合物，这类硝酸盐具有强的氧化作用，加热或与有机物接触易引起燃烧和爆炸。在受热条件下，硝酸盐可能分解为亚硝酸盐，对环境和操作人员都会造成不良影响。

发明内容

本发明提供一种非合金双液淬火奥铁体球铁的生产方法，以解决传统奥铁体球铁生产过程中的上述问题，即需要添加如Ni、Mo、Cu等合金元素和对工件进行盐浴等温淬火处理的问题。本发明采取技术方案是：

一、铸造方法：

该非合金双液淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)：

C 3.5～3.8％    Si  2.6～2.85％    Mn  0.2～0.4％

P≤0.05％       S 0.005～0.015％   Mg  0.03～0.045％

稀土元素RE      0.02～0.04％

其余为Fe

采用常规的铸造方法，即选取不同成份不同比例的生铁、废钢、回炉料、硅铁、锰铁，保证C、Si、Mn的含量，选用低磷生铁保证P含量，选用低S生铁和采用脱S方法保证S含量，选用适当的球化剂添加量保证RE和Mg含量；熔化采用0.5T中频电炉，根据炉前快速检测结果，补加增碳剂、生铁、废钢、硅铁、锰铁等，添加的合金元素须在出炉球化孕育处理前7～10分钟加入炉内，出铁温度1450℃～1470℃，铁液到温后，加入除渣剂，清渣后出铁，铁液分两次出，第一次出2/3，球化反应完后，再出1/3，扒渣后加入覆盖剂，准备浇注；球化剂选用混合基球化剂，冲入法，加入量为1％，孕育分三次，第一次盖在球化剂上，第二次在补加铁液时加入铁液流中，第三次加在小浇包内；造型采用湿砂型，在需加强的地方可加外冷铁，浇道处放置过滤网净化铁液，采取无冒口铸造方法，浇注温度不低于1350℃，浇注时间10分钟内浇完，待铸件冷却到650℃以下开箱、清理；

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至840℃～900℃，保温1～2小时，然后炉冷至780℃～800℃，保温0.5～1小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至300℃～230℃时出油，转入350℃～380℃的空气等温炉中，保温1～2小时后出炉，空冷。

本发明的优点在于：它克服了传统奥铁体球体生产方法中缺点，以廉价的Si、Mn代替Ni、Mo、Cu等贵重合金元素；以预冷等温淬火代替盐浴等温淬火，保证了生产过程的安全和生产环境的净化，进一步扩大奥铁体球铁的应用范围，依本发明得到的产品可用来制造齿轮、曲轴、凸轮轴、矿车轮、磨球和衬板等。以本发明得到的齿轮为例，经力学性能试验表明，冲击韧度a_k＝87J/cm²，硬度HRC：30～39

附图说明

附图为本发明热处理过程采取的2#分级淬火油的冷却速率曲线。

具体实施方式

实施例一：

一、铸造方法：

该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)：

C 3.55％    Si  2.63％    Mn  0.3％

P 0.05％    S   0.012％   Mg  0.035％

稀土元素RE  0.02％

其余为Fe

采用常规的铸造方法，即选取不同成份不同比例的生铁、废钢、回炉料、硅铁、锰铁，保证C、Si、Mn的含量，选用低磷生铁保证P含量，选用低S生铁和采用脱S方法保证S含量，选用适当的球化剂添加量保证RE和Mg含量；熔化采用0.5T中频电炉，根据炉前快速检测结果，补加增碳剂、生铁、废钢、硅铁、锰铁等，添加的合金元素须在出炉球化孕育处理前10分钟加入炉内，出铁温度1450℃，铁液到温后，加入除渣剂，清渣后出铁，铁液分两次出，第一次出2/3，球化反应完后，再出1/3，扒渣后加入覆盖剂，准备浇注；球化剂选用混合基球化剂，冲入法，加入量为1％，孕育分三次，第一次盖在球化剂上，第二次在补加铁液时加入铁液流中，第三次加在小浇包内；造型采用湿砂型，在需加强的地方可加外冷铁，浇道处放置过滤网净化铁液，采取无冒口铸造方法，浇注温度不低于1350℃，浇注时间10分钟内浇完，待铸件冷却到650℃以下开箱、清理；

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至840℃，保温2小时，然后炉冷至780℃，保温0.5小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至300℃时出油，转入350℃的空气等温炉中，保温1小时后出炉，空冷。

实施例二

一、铸造方法：

该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)：

C 3.6％     Si 2.64％   Mn 0.26％

P 0.04％    S  0.010％  Mg 0.035％

稀土元素RE  0.03％

其余为Fe

采用常规的铸造方法，同实施例一，

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至850℃，保温1.5小时，然后炉冷至790℃，保温0.5小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至250℃时出油，转入360℃的空气等温炉中，保温2小时后出炉，空冷。

实施例三

一、铸造方法：

该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)：

C 3.67％    Si 2.69％   Mn 0.40％

P 0.03％    S  0.008％  Mg 0.040％

稀土元素RE  0.04％

其余为Fe

采用常规的铸造方法，同实施例一，

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至860℃，保温2小时，然后炉冷至790℃，保温0.5小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至260℃时出油，转入370℃的空气等温炉中，保温1.5小时后出炉，空冷。

实施例四

一、铸造方法：

该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)：

C 3.70％    Si 2.75％    Mn 0.40％

P 0.05％    S  0.008％   Mg 0.045％

稀土元素RE  0.04％

其余为Fe

采用常规的铸造方法，同实施例一，

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至880℃，保温1小时，然后炉冷至800℃，保温0.5小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至280℃时出油，转入380℃的空气等温炉中，保温1.5小时后出炉，空冷。

实施例五

一、铸造方法：

该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)：

C 3.75％     Si 2.81％    Mn  0.35％

P 0.048％    S  0.014％   Mg  0.045％

稀土元素RE 0.03％

其余为Fe

采用常规的铸造方法，同实施例一，

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至890℃，保温2小时，然后炉冷至800℃，保温0.5小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至280℃时出油，转入370℃的空气等温炉中，保温1.5小时后出炉，空冷。

实施例六

一、铸造方法：

该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)：

C 3.8％     Si 2.85％    Mn  0.2％

P 0.01％    S  0.011％   Mg  0.040％

稀土元素RE  0.04％

其余为Fe

采用常规的铸造方法，同实施例一，

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至900℃，保温1小时，然后炉冷至800℃，保温1小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至300℃时出油，转入380℃的空气等温炉中，保温2小时后出炉，空冷。

Claims (1)

1、一种非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的生产方法，

  一、铸造方法：

  该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)：

  C 3.5～3.8％    Si 2.6～2.85％     Mn 0.2～0.4％

  P≤0.05％       S  0.005～0.015％  Mg 0.03～0.045％

  稀土元素RE       0.02～0.04％

  其余为Fe

  采用常规的铸造方法，即选取不同成份不同比例的生铁、废钢、回炉料、硅铁、锰铁，保证C、Si、Mn的含量，选用低磷生铁保证P含量，选用低S生铁和采用脱S方法保证S含量，选用适当的球化剂添加量保证RE和Mg含量；熔化采用0.5T中频电炉，根据炉前快速检测结果，补加增碳剂、生铁、废钢、硅铁、锰铁等，添加的合金元素须在出炉球化孕育处理前7～10分钟加入炉内，出铁温度1450℃～1470℃，铁液到温后，加入除渣剂，清渣后出铁，铁液分两次出，第一次出2/3，球化反应完后，再出1/3，扒渣后加入覆盖剂，准备浇注；球化剂选用混合基球化剂，冲入法，加入量为1％，孕育分三次，第一次盖在球化剂上，第二次在补加铁液时加入铁液流中，第三次加在小浇包内；造型采用湿砂型，在需加强的地方可加外冷铁，浇道处放置过滤网净化铁液，采取无冒口铸造方法，浇注温度不低于1350℃，浇注时间10分钟内浇完，待铸件冷却到650℃以下开箱、清理；其特征在于：

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至840℃～900℃，保温1～2小时，然后炉冷至780℃～800℃，保温0.5～1小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至300℃～230℃时出油，转入350℃～380℃的空气等温炉中，保温1～2小时后出炉，空冷。