一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁，对球墨铸铁材料进行了成分强化，本发明专利技术还提供了一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁的制备方法，对球墨铸铁材料进行了工艺强化，成分强化结合工艺强化实现强强联合，使得该球墨铸铁材料的抗拉强度σb≥620MPa，屈服强度σ0.2≥530MPa，延伸率δ≥12％，硬度HB大于260，具有高强度、高延展性以及耐磨性较高。

Al2O3 particle reinforced ductile iron and its preparation method

The invention provides a Al2O3 particle reinforced spheroidal graphite cast iron, which strengthens the spheroidal graphite cast iron material. The invention also provides a preparation method for the Al2O3 particle reinforced ductile iron. The spheroidal graphite cast iron is reinforced, the combination process of the composition strengthening and the consolidation of the solid and strong strength is made to make the spheroidal graphite cast iron material. The tensile strength is B more than 620MPa, the yield strength is 0.2 or more 530MPa, the elongation is delta or more than 12%, the hardness of HB is greater than 260, and it has high strength, high ductility and high wear resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁及其制备方法
本专利技术涉及球墨铸铁材料
，尤其是涉及一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁及其制备方法。
技术介绍
球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。球墨铸铁是通过球化处理和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。铸铁是含碳量大于2.11％的铁碳合金，由工业生铁、废钢等钢铁及其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到，铸铁中的碳以石墨形态析出，若析出的石墨呈条片状时的铸铁叫灰口铸铁或灰铸铁、呈蠕虫状时的铸铁叫蠕墨铸铁、呈团絮状时的铸铁叫白口铸铁或码铁、而呈球状时的铸铁就叫球墨铸铁。目前，随着社会经济以及科学技术发展，球墨铸铁材料的性能已经越来越不能满足实际需要，为此，需要研发一种高强度、高延展性、耐磨性较高的球墨铸铁材料。因此，如何提供一种具有高强度、高延展性、耐磨性较高的球墨铸铁材料是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁，该球墨铸铁材料具有高强度、高延展性以及耐磨性较高。本专利技术的另一目是提供一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁的制备方法。为解决上述的技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁，包括以下重量百分数的组分：3.0％～3.3％的C，3.0％～4.5％的Si，0.1％～0.3％的Mn，0.2％～0.3％的Mo，0.12％～0.15％的Ni，0.1％～1.0％的Al2O3颗粒，S<0.02％，P<0.03％，0.05％～0.1％的Mg，0.01％～0.02％的Re，0.005％～0.0100％的Ca，0.005％～0.0100％的Ba,0.0008％～0.0025％的Bi，余量为Fe以及不可避免的杂质。一种上述的Al2O3颗粒增强球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：1)按照消失模铸造方法利用泡沫塑料制取目标铸件的铸件模样：在制取铸件模样的过程中掺入粉末状的二次孕育剂使得发泡成型后得到的固态的泡沫塑料材质的铸件模样中含有均匀分布的二次孕育剂粉末；利用泡沫塑料制取浇道的浇道模样；然后将所述浇道模样粘结在所述铸件模样的底面上，且控制所述浇道模样与所述铸件模样的轴向方向相互平行，得到包括所述铸件模样以及浇道模样的模样一体件；然后采用浸涂方式在模样一体件的外表面涂覆耐火涂料，然后烘干；取上敞口箱，将模样一体件以立式方式放置于所述上敞口箱内；然后设置上升液管，所述上升液管穿过且固定在所述上敞口箱的下箱底上，所述浇道模样的下端与所述上升液管的上端开口对接接触，且所述浇道模样的下端面完全遮盖所述上升液管的上端开口，密封所述上升液管与所述上敞口箱下箱底的连接处；然后设置真空抽吸管，所述真空抽吸管穿过且固定在所述上敞口箱的侧箱壁上，所述真空抽吸管的内端与所述模样一体件间隔一定距离，所述真空抽吸管的外端露在所述上敞口箱的外面且与真空泵连通，密封所述真空抽吸管与所述上敞口箱侧箱壁的连接处；然后按照消失模铸造方法向所述上敞口箱内填干石英砂，然后振动造型；然后按照消失模铸造方法在上敞口箱内的铸型的上表面上密封覆盖塑料薄膜；2)冶炼：冶炼铁水，然后向铁水中加入氧化铝颗粒；当铁水温度达到1490℃～1530℃时，炉前调整铁水成分使得铁水包括以下重量百分数的组分：3.0％～3.3％的C，3.0％～4.5％的Si，0.1％～0.3％的Mn，0.2％～0.3％的Mo，0.12％～0.15％的Ni，0.1％～1.0％的Al2O3颗粒，S<0.02％，P<0.03％，余量为Fe以及不可避免的杂质；当铁水成分合格后，扒渣；然后，保温3min～5min，然后准备铁水出炉；然后进行球化处理：将轻稀土镁合金球化剂置于浇包底部，其上覆盖长效硅钡钙孕育剂，采用盖包堤坝式铁水冲入法球化工艺对铁水进行球化处理；然后进行一次孕育处理：向球化处理后的铁水中加入长效硅钡钙合金孕育剂，进行一次孕育处理；然后将一次孕育处理后得到的铁水用敞口容器盛装；3)将步骤2)中的敞口容器放置在一个密闭的第二箱子内，且使得所述上升液管的下端穿过所述第二箱子的顶箱盖浸入所述敞口容器中的铁水中，密封所述上升液管与所述第二箱子的连接处；4)通过进气管向所述第二箱子内吹送带压气体，同时开启真空泵抽取真空，敞口容器内的铁水在带压气体的压力以及真空的抽吸力的作用下沿上升液管上行，铁水先后把浇道模样与铸件模样气化，浇道模样与铸件模样气化后的气体通过真空抽吸管被真空泵抽走，铁水从下往上充型，直至敞口容器内的液面不再下降表明铁水注满整个铸型型腔，然后保持吹送气体与抽真空一定时间；5)当达到设计时间后，停止吹送带压气体以及抽真空；当达到开箱时间后将所述上升液管从所述第二箱子中抽出，然后拆开所述上敞口箱，然后破除铸型，得到球墨铸铁铸件。优选的，步骤2)中，轻稀土镁合金球化剂包括以下重量百分数的组分：Mg：5％～7％，Re：1％～1.5％，Si：40％～44％，余量为Fe以及不可避免的杂质；轻稀土镁合金球化剂的加入量为铁水总质量的1.3％～1.4％；球化处理温度为1490℃～1520℃；且步骤2)中，长效硅钡钙孕育剂包括以下重量百分数的组分：Si：65％～70％，Ba：0.8％～1.0％，Ca：0.6％～1.0％，余量为Fe以及不可避免的杂质；长效硅钡钙孕育剂的加入量为铁水总质量的0.3％～0.4％。优选的，步骤2)中，长效硅钡钙合金孕育剂包括以下重量百分数的组分：Si：65％～70％，Ba：0.8％～1.0％，Ca：0.6％～1.0％，余量为Fe以及不可避免的杂质；长效硅钡钙合金孕育剂的加入量为铁水总质量的0.5％～0.6％。优选的，步骤1)中，二次孕育剂包括以下重量百分数的组分：Si：65％～70％，Ba：0.8％～1.0％，Ca：0.6％～1.0％，Bi：1％～2.5％，余量为Fe以及不可避免的杂质；二次孕育剂的加入量为铁水总质量的0.08％～0.1％。本专利技术提供了一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁，对球墨铸铁材料进行了成分强化，本专利技术还提供了一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁的制备方法，对球墨铸铁材料进行了工艺强化，成分强化结合工艺强化实现强强联合，使得该球墨铸铁材料的抗拉强度σb≥620MPa，屈服强度σ0.2≥530MPa，延伸率δ≥12％，硬度HB大于260，具有高强度、高延展性以及耐磨性较高。附图说明图1为本专利技术的实施例提供的一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁的铸造系统的结构示意图；图2为图1中的卷筒模样的结构示意图。图中：1铸件模样，2浇道模样，3干石英砂，4上敞口箱，5塑料薄膜，6上升液管，7真空抽吸管，8第二箱子，9敞口容器，10进气管。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁，其特征在于，包括以下重量百分数的组分：3.0％～3.3％的C，3.0％～4.5％的Si，0.1％～0.3％的Mn，0.2％～0.3％的Mo，0.12％～0.15％的Ni，0.1％～1.0％的Al2O3颗粒，S<0.02％，P<0.03％，0.05％～0.1％的Mg，0.01％～0.02％的Re，0.005％～0.0100％的Ca，0.005％～0.0100％的Ba,0.0008％～0.0025％的Bi，余量为Fe以及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种Al2O3颗粒增强球墨铸铁，其特征在于，包括以下重量百分数的组分：3.0％～3.3％的C，3.0％～4.5％的Si，0.1％～0.3％的Mn，0.2％～0.3％的Mo，0.12％～0.15％的Ni，0.1％～1.0％的Al2O3颗粒，S&lt;0.02％，P&lt;0.03％，0.05％～0.1％的Mg，0.01％～0.02％的Re，0.005％～0.0100％的Ca，0.005％～0.0100％的Ba,0.0008％～0.0025％的Bi，余量为Fe以及不可避免的杂质。2.一种权利要求1所述的Al2O3颗粒增强球墨铸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按照消失模铸造方法利用泡沫塑料制取目标铸件的铸件模样：在制取铸件模样的过程中掺入粉末状的二次孕育剂使得发泡成型后得到的固态的泡沫塑料材质的铸件模样中含有均匀分布的二次孕育剂粉末；利用泡沫塑料制取浇道的浇道模样；然后将所述浇道模样粘结在所述铸件模样的底面上，且控制所述浇道模样与所述铸件模样的轴向方向相互平行，得到包括所述铸件模样以及浇道模样的模样一体件；然后采用浸涂方式在模样一体件的外表面涂覆耐火涂料，然后烘干；取上敞口箱，将模样一体件以立式方式放置于所述上敞口箱内；然后设置上升液管，所述上升液管穿过且固定在所述上敞口箱的下箱底上，所述浇道模样的下端与所述上升液管的上端开口对接接触，且所述浇道模样的下端面完全遮盖所述上升液管的上端开口，密封所述上升液管与所述上敞口箱下箱底的连接处；然后设置真空抽吸管，所述真空抽吸管穿过且固定在所述上敞口箱的侧箱壁上，所述真空抽吸管的内端与所述模样一体件间隔一定距离，所述真空抽吸管的外端露在所述上敞口箱的外面且与真空泵连通，密封所述真空抽吸管与所述上敞口箱侧箱壁的连接处；然后按照消失模铸造方法向所述上敞口箱内填干石英砂，然后振动造型；然后按照消失模铸造方法在上敞口箱内的铸型的上表面上密封覆盖塑料薄膜；2)冶炼：冶炼铁水，然后向铁水中加入氧化铝颗粒；当铁水温度达到1490℃～1530℃时，炉前调整铁水成分使得铁水包括以下重量百分数的组分：3.0％～3.3％的C，3.0％～4.5％的Si，0.1％～0.3％的Mn，0.2％～0.3％的Mo，0.12％～0.15％的Ni，0.1％～1.0％的Al2O3颗粒，S&lt;0.02％，P&lt;0.03％，余量为Fe以及不可避免的杂质；当铁水成...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆坤，刘明亮，刘宪民，周长猛，张永，
申请(专利权)人：山东汇丰铸造科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37