CN1641058A - 含铅、砷、锡d型石墨铸铁 - Google Patents

Abstract

一种能提高D型石墨铸铁性能的含铅、砷、锡D型石墨铸铁。它解决了现有技术中铅、砷、锡元素对铸铁性能起有害作用的缺陷。它包含的化学成分为：3.9～4.5份C；1.2～1.6份Si；0.6～0.95份Mn；≤0.07份P；≤0.04份S；0.005～0.009份Pb；0.03～0.08份As；0.1～0.4份Sn；0.01～0.02份Al；0.04～0.09份Ti；其余为Fe。本发明不仅具有很高的强度性能，而且具有优良的抗氧化性能，既可应用于冷冻机、压缩机曲轴、凸轮轴这样的强度件，又可应用于玻璃模具这样的耐热件，以及轧辊等既耐热又耐磨的铸件，是一种成本低、制取工艺简单的新型工程材料。

Description

含铅、砷、锡D型石墨铸铁

技术领域：

本发明涉及一种含铅、砷、锡的D型石墨铸铁。

背景技术：

铅、砷、锡是福建省主要地方生铁——龙岩生铁中的主要杂质元素，过去一直认为这些杂质元素是非常有害的。但研究发现，这些元素的一个共同影响是增大铸铁中石墨析出的过冷倾向，在铸铁中形成过冷D型石墨。微区波谱分析表明，在A型石墨区，铅、砷、锡主要集中分布在基体上；而在D型石墨区，铅、砷、锡主要集中分布在石墨上。这样，利用龙岩生铁制取D型石墨铸铁，就可利用铅、砷、锡在铸铁中的这种异化行为，减小这些杂质元素对基体的危害。在研究中还发现，铅、砷、锡的微量存在(Pb≤0.005％；As≤0.013％；Sn≤0.1％)对提高铸铁的性能是有利的。因此，利用含Pb、As、Sn龙岩生铁制取D型石墨铸铁，使大部分铅、砷、锡集聚在D型石墨上，微量的铅、砷、锡残留在基体上，使基体得到强化，避免由于D型石墨铸铁伴生的铁素体引起D型石墨铸铁性能降低，达到变害为利，变杂质元素为合金元素的目的。

传统认为D型石墨铸铁是在过冷状态下析出的不理想的异型石墨形态(D型石墨铸铁的组织特征是：细小的枝晶点状石墨分布于基体上)。但近年来的研究表明，D型石墨铸铁不仅具有灰铸铁所特有的减震性和耐磨性，而且由于其特定的成形条件和化学成分，使其宏观组织致密，最终在机械性能、耐热性能、切削加工性能方面均优于A型石墨铸铁(A型石墨铸铁的组织特征是：片状石墨均匀分布于基体中，石墨端部的切割作用大)。正由于D型石墨铸铁有这么多的优点，引起国内外铸造工作者的广泛关注。

发明内容：

本发明解决了现有技术中铅、砷、锡元素对铸铁性能起有害作用的缺陷，提供一种能提高D型石墨铸铁性能的含铅、砷、锡D型石墨铸铁。

本发明的技术方案如下：它包括下列化学成分及重量份数比：

碳C       2.9～3.5份；      硅Si     2.4～3.6份；

锰Mn      0.7～0.9份；      磷P      ≤0.095份；

硫S       ≤0.04份；        铅Pb     0.003～0.008份；

砷As      0.02～0.07份；    锡Sn     0.08～0.4份；

铝Al      0.1～0.3份；      钛Ti     0.07～0.10份；

其余为Fe。

本发明制取的D型石墨铸铁不仅具有很高的强度性能，而且具有优良的抗氧化性能，既可应用于冷冻机、压缩机曲轴，凸轮轴这样的强度件，又可应用于玻璃模具这样的耐热件，以及轧辊这样既耐热又耐磨的铸件，是一种成本低、制取工艺简单的新型工程材料。这充分显示了利用福建省铁矿冶炼生铁制取含铅、砷、锡D型石墨铸铁的广阔研究前景，不仅对福建省地方生铁的应用有指导意义，而且对广东、江西等地含砷地方生铁的应用也有指导意义。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式：

本发明在研究铅、砷、锡在铸铁中异化行为的基础上，以福建省地方生铁——龙岩生铁为主要原材料熔炼铁水，铁水在20Kg100KW中频感应炉内熔炼，并分别在炉内和包内加入合金元素，本发明的化学成分为：2.9～3.5％C；2.4～3.6％Si；0.7～0.9％Mn；≤0.095％P；≤0.04％S；0.003～0.008％Pb；0.02～0.07％As；0.08～0.4％Sn；0.1～0.3％Al；0.07～0.10％Ti；其余为Fe。在金属型中进行D型石墨铸铁的制取试验。试验采用L₉(3⁴)正交设计试验法制定方案进行研究，其四个因素分别为：钛加入量、Si/C，孕育剂加入量以及铝加入量。将碳当量固定在亚共晶或共晶水平上，改变Si/C，用龙岩生铁配上强效孕育剂——含钡硅铁进行有效的孕育，利用添加的合金元素铝、钛的复合作用，很成功地制取了含铅、砷、锡D型石墨铸铁，并获得最佳的试验条件组合。

利用福建省地方生铁——龙岩生铁所制得的这种含铅、砷、锡D型石墨铸铁的组织特征是：细小的枝晶点状石墨+珠光体与铁素体混合基体，其σ_b从200Mpa提高到266～375Mpa，比相近成分的A型石墨铸铁提高18～70％；同时D型石墨铸铁又有比较好的抗氧化性能，600℃下氧化增重从2.197mg/cm²降低到0.965～0.778mg/cm²；900℃下氧化增重从3.724mg/cm²降低到3.109～2.709mg/cm²，提高了27～64％。

Claims (1)

1、一种含铅、砷、锡D型石墨铸铁，其特征在于：它包括下列化学成分及重量份数比：

碳C      2.9～3.5份；      硅Si     2.4～3.6份；

锰Mn     0.7～0.9份；      磷P      ≤0.095份；

硫S      ≤0.04份；        铅Pb     0.003～0.008份；

砷As     0.02～0.07份；    锡Sn     0.08～0.4份；

铝Al     0.1～0.3份；      钛Ti     0.07～0.10份；

其余为Fe。