一种高强灰铸铁铸缸体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强灰铸铁铸缸体的制备方法，其主要步骤包括：配料、熔炼、孕育处理、造型浇注、落砂处理，其成分按质量比为：C 3.30-3.40%、Si 1.80-1.90%、Mn 0.75-0.85%、S 0.08-0.10%、P ≤0.05%、Cr 0.10-0.15%、Sn 0.07-0.08%、Ti ≤0.05%，其余Fe；本发明专利技术杜绝使用生铁及减少回炉料的使用是为了防止大块石墨遗传性和硬质夹杂相的加入，优质增碳剂的使用能使得铁液中的C的溶解更加充分，对凝固过程中的石墨形核及长大提供了优越的条件，同时使用二次孕育处理更有利于促进碳的石墨化。这些方式代替添加其他合金的过程，不仅可以得到高强的灰铸铁缸体，而且还降低了成本，使得该方案在实际生产中有着更加广泛、可靠的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铸造方法，具体涉及一种尚强灰铸铁铸缸体的制备方法。
技术介绍
灰铸铁具有独特的结构与性能，是汽车、农机及工程机械等发动机零部件最常用的金属材料之一。随着科技进步及社会发展，人们对作为汽车心脏的发动机的力学性能要求越来越高，发动机用灰铸铁的结构与力学性能优化广受关注。长期以来，国内外众多学者在优化熔炼工艺、孕育过程、浇注过程和铸造工艺参数，开发新技术创新等方面已开展了大量的研究，取得了一些重要研究成果。研究表明，在提高灰铁碳当量(CE)的同时，加入适量的其它合金元素可以细化灰铸铁中的珠光体基体，从而提高其力学性能;采用高效孕育剂及二次孕育工艺，可大大提高灰铸铁的孕育效果。灰铁的力学性能主要由基体组织和石墨的形态，分布及含量决定。从灰铸铁的力学性能方面考虑，应防止长而薄和粗大石墨片的出现，控制石墨的形态和分布状况，是保证灰铸铁性能的关键。以往提高灰铸铁强度多为降低碳当量，增加合金元素，而碳当量的降低不仅降低铸铁的流动性(铸造性能)，而且也减弱了石墨膨胀带来的补缩效果(精度问题)，同时增加合金又会带来铸件成本的增加，且合金成分波动给铸件性能等带来不稳定的影响。针对灰口铸铁上述不足，本专利技术通过调整灰铸铁熔炼原料中废钢和回炉料的比例，改变了增碳剂的添加量，从而减少回炉料中粗大石墨及硬质夹杂相的遗传性，提高铸件的铸造性能及力学性能。废钢价格低廉，成分变化小，增碳剂的添加促进碳在铁液中的溶解，促进石墨的形核与生长，生长细小弯曲的石墨片。可有效解决高性能铸件生产中遇到的成本高、工艺过程难以控制等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、产品质量稳定且成本低的高强灰铸铁铸缸体的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案: 高强灰铸铁铸缸体的制备方法，该制备方法按以下步骤进行: (1)配料:配料分为主原料和辅料，按照重量百分比计算，原料配比为:优质低钛废钢60%-100%、回炉料40%-0%，不足的碳由增碳剂的添加来补充，其它合金元素采用硅铁、锰铁、铬铁、锡等辅料来添加； (2 )熔炼:使用中频感应电炉熔炼，分别采用热分析进行检测铁水C含量，制作光谱式样进行检测其余合金元素含量，三角试块检测灰铸铁的白口宽度；铁水成分控制:C 3.30-3.40%、Si 1.80-1.90%、Μη 0.75_0.85%、S 0.08-0.10%、P < 0.05%^Cr 0.10-0.15%、Sn0.07-0.08%、Ti <0.05%，其余Fe时，白口宽度< 4mm时为合格，铁水出水温度为1480-1540°C； (3)—次孕育:一次孕育的方式为包内孕育，孕育剂为硅钙钡孕育剂，粒度为3-8mm，一次孕育剂加入量按照出铁水量的ο.50-0.65%计算加入； (4)造型、制芯:上下箱砂型采用静压造型线造型，主体芯和水套芯均采用冷芯盒法制芯，油道芯为防止在浇注中发生变形，需采用热芯盒法制芯；制好的砂芯经浸涂、烘干后，利用组芯机组合； (5)浇注和二次孕育:成分合格的铁水采用气压保温浇注炉浇注，浇注温度为1420-1450°C，浇筑时间为10-11 s，浇注的同时采用二次随流孕育，孕育剂为硅锶孕育剂，粒度为0.2-0.7mm,加入量为铁水质量的0.09-0.13%； (6)冷却和清理:浇注后的铸件经2h的时间后进行开箱，进入落砂系统，得到表面粘有少量型砂的铸件，经过粗抛和精抛后去除表面的沾砂，然后去除浇冒口，打磨毛刺和多余部分即得到铸件。优化的上述配料步骤中，原料配比为:废钢60%，回炉料40%，增碳剂2.34%，硅铁0.83%，锰铁 0.37%，铬铁 0.24%，锡 0.05%。优化的上述配料步骤中，原料配比为:废钢80%，回炉料20%，增碳剂3.08%，硅铁1.35%，锰铁 0.49%，铬铁 0.32%，锡 0.06%。优化的上述配料步骤中，原料配比为:废钢100%，回炉料0%，增碳剂3.82%，硅铁1.87%，锰铁 0.62%，铬铁 0.40%，锡 0.08%。本专利技术的原理为: 在灰铸铁铸造过程中，通过改变废钢和回炉料的添加比例，同时使用增碳剂来补充碳元素，采用一次包内孕育和二次随流孕育增大孕育效果，使得铸件的珠光体组织和石墨均得到了很好的细化;不仅满足灰铸铁铸件的化学成分要求，替代了通过添加合金或后续热处理方式来提高强度的过程，而且降低了实际生产成本，生产出高强灰铸铁铸缸体。本专利技术的有益效果: 1、本专利技术的制备方法中，通过加入大量的废钢和增碳剂，减少了回炉料的添加，控制了回炉料中的大块石墨及硬质夹杂相的遗传性，改变了灰铸铁铁液的质量，改善了铁液的铸造性能。2、废钢添加量越多(C含量少)，则需添加的增碳剂(C含量高)越多，而增碳剂与铁液存在大的密度差，使铁液中存在较多的贫碳区及富碳区。增碳剂的溶解与铁液发生热交换，使铁液中存在各微区温度不均匀的现象，这些成分起伏和能量起伏对石墨的形核与长大提供了非常有利的条件，使得生长的石墨多为细小和弯曲的石墨，很大的提高了铸件的抗拉强度。3、铁液质量的改善亦会对珠光体基体有着一定的细化，珠光体基体的细化使铸件的硬度、强度增大，用时也降低了铸件的断面敏感性，使得各部位的性能保持较好的一致性。【附图说明】图1为本专利技术实施例1制得的灰铸铁试样的石墨形态金相显微镜照片。图2为本专利技术实施例2制得的灰铸铁试样的石墨形态金相显微镜照片。图3为本专利技术实施例3制得的灰铸铁试样的石墨形态金相显微镜照片。【具体实施方式】—、，该制备方法按以下步骤进行 (1)配料:配料分为主原料和辅料，按照重量百分比计算，原料配比为:优质低钛废钢60%_100%、回炉料40%_0%，不足的碳由增碳剂当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强灰铸铁铸缸体的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤进行：（1）配料：配料分为主原料和辅料，按照重量百分比计算，原料配比为：优质低钛废钢60%‑100%、回炉料40%‑0%，不足的碳由增碳剂的添加来补充，其它合金元素采用硅铁、锰铁、铬铁、锡等辅料来添加；（2）熔炼：使用中频感应电炉熔炼，分别采用热分析进行检测铁水C含量，制作光谱式样进行检测其余合金元素含量，三角试块检测灰铸铁的白口宽度；铁水成分控制：C 3.30‑3.40%、Si 1.80‑1.90%、Mn 0.75‑0.85%、S 0.08‑0.10%、P ≤0.05%、Cr 0.10‑0.15%、Sn 0.07‑0.08%、Ti ≤0.05%，其余Fe时，白口宽度≤4mm时为合格，铁水出水温度为1480‑1540℃；（3）一次孕育：一次孕育的方式为包内孕育，孕育剂为硅钙钡孕育剂，粒度为3‑8mm，一次孕育剂加入量按照出铁水量的0.50‑0.65%计算加入；（4）造型、制芯：上下箱砂型采用静压造型线造型，主体芯和水套芯均采用冷芯盒法制芯，油道芯采用热芯盒法制芯；制好的砂芯经浸涂、烘干后，利用组芯机组合；（5）浇注和二次孕育：成分合格的铁水采用气压保温浇注炉浇注，浇注温度为1420‑1450℃，浇筑时间为10‑11s，浇注的同时采用二次随流孕育，孕育剂为硅锶孕育剂，粒度为0.2‑0.7mm，加入量为铁水质量的0.09‑0.13%；（6）冷却和清理：浇注后的铸件经2h的时间后进行开箱，进入落砂系统，得到表面粘有少量型砂的铸件，经过粗抛和精抛后去除表面的沾砂，然后去除浇冒口，打磨毛刺和多余部分即得到铸件。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤文明，李鹏，戈德存，隋国洪，杨根旺，王德生，唐斌，汪晶晶，
申请(专利权)人：合肥工业大学，芜湖永达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34