一种低铝低镍中锰奥氏体铸铁及其工艺方法技术

一种低铝低镍中锰奥氏体基体的铸铁，其特征在于：　　　　１）化学成份（ｗｔ％）为Ｃ３．０－４．０、Ｓｉ２．０－３．０、Ｍｎ８．０－１０．０、Ｎｉ１．０－４．０、Ｃｕ＜３．０、Ａｌ≤０．３；　　　　２）合金金相组织为Ａ型石墨、奥氏体基体以及数量小于１．５％、均匀分布的粒状碳化物；　　　　３）在５００℃以下長期服役奥氏体不分解。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种奥氏体铸铁及其工艺方法。更确切地说涉及。
技术介绍
高合金奥氏体铸铁具有良好的高温机械性能和耐蚀性，可用于制造发动机增压器零件以及排气管等。这种合金无磁性适于生产各种电气设备零件。它的膨胀系数又与铝硅活塞合金接近，是发动机活塞镶环和缸套首选材料。奥氏体铸铁大致分为高镍系列和高锰系列。常用高镍奥氏体铸铁含镍量在13.5-36％范围内(ASTM A435-84。BS 34681986。中国机械工程学会铸造专业学会编铸造手册第一册1993 3。)镍价格贵，稀缺。锰促进奥氏体的生成，可用锰代替镍，降低成本(S.Vasudevan etal″A study on the influence of manganese additions on austeniticductile iron″The British Foundryman 78(1985)243-251)。目前，已形成Ni-Mn系列奥氏体铸铁，通常含镍12.0-14.0％，Mn6.0-7.0％(葛晨光，张允华，朱文高编辑最新国际铸造标准。全国铸造标准化技术委员会秘书处编译机械工业出版社19981)。有些Ni-Mn奥氏体球墨铸铁含镍量降到5.0-7.0％，锰只增到2.0-7.0％。(谭桂芳等″中镍无磁奥氏体球墨铸铁的研究″铸造1990(3)11-14)。铜也可以稳定奥氏体的生成，这样就出现Ni-Cu系奥氏体铸铁和Ni-Mn-Cu系奥氏体铸铁。例如，用于生产发动机活塞镶环的Ni-Cu系奥氏体铸铁(Niresist铸铁)含镍15.0-18.0％，铜5.5-7.5％(C.Gheorghiu et al″Herstellung von leichtmetalkoben mit Niresist-Ringtrager imverbundgiessverfahren″Giesserei-Technik 26(1980)(6)176-178。葛晨光，张允华，朱文高编辑最新国际铸造标准。全国铸造标准化技术委员会秘书处编译机械工业出版社19981)。Ni-Mn-Cu系奥氏体铸铁含镍9.5％，铜3.4％，锰3.2％(G.J.Cox″Austenitic Cast Iron″British Patent 1297151，1972 11 22)。不过，这类奥氏体铸铁含锰量不高。上世纪七十年代以后，对高锰铸铁进行了许多研究(Д.Г.Громаковский Иэоносотойкий марганцевый чугун Литейное проиэводcтво1975(2)17。初福民，李長龙，李明弟″锰系无磁铸铁的研制″热加工工艺。2002(6)48-49。S.Vasudevan et al″A study onthe influence of manganese additions on austenitic ductile iron″The British Foundryman 78(1985)243-251)。通常厚大铸件锰量在12.0％左右，小件在7.0-9.0％之间。但高锰铸铁应力大，易开裂，还容易出现网状(Fe、Mn)3C碳化物，数量高达20-25％，切削加工困难。如何消除或降低碳化物数量或改变它的形态就成为能否应用廉价、优质奥氏体铸铁的瓶颈。通常采用加入石墨化元素和强化孕育的工艺措施来降低或消除碳化物或改变它的形态。提高硅含量或用硅铁进行孕育是常用的工艺。但硅量高易于生成铁素体，降低了奥氏体稳定性。碳当量超过4.3％，还容易出现石墨漂浮。例如，德国专利683699报道，当Mn-Ni-Cu奥氏体铸铁含C2.5-3.5％Si2.0-5.0％、Mn4.0-12.0％、Ni1.5-8.0％、Cu0-10.0％时，虽然保留相当多的镍，又将硅量提高到5％，碳化物数量仍高达5％以上，以致合金硬度高(170-220HB)，切削较困难。另一种有效降低碳化物数量的工艺是利用铝量增至4％时，其石墨化作用逐渐增强的特性，将铝含量提高到2％，甚至高达4％。例如，美国专利(US 4129309，1978.12.12)介绍的Ni-Mn-Cu-Al奥氏体合金含C1.8-4.0％、Si1.0-3.0％、Mn6.0-12.0％、Ni2.0-6.0％、Cu5.0-7.0％、Al0.3-2.0％。生产时在炉内加入铝锭2％，并在浇包内加入75硅铁0.5％进行包内孕育。然后，用离心机浇注筒形铸件。此时尽管冷却速度很快，仍然出现碳化物(＜1.5％)。此外，这类合金在炉内加入铝锭太多，1500℃高温下容易氧化，产生夹渣，形成硬质点，恶化合金加工性能，还引起石墨漂浮，影响铸件质量。由此看来(1)锰量不可多，应保留少量镍以减少碳化物数量；(2)铝量不可多；(3)必须采用新的强化孕育工艺提高硅铁和铝的孕育能力，尽量降低铝的加入量。
技术实现思路
基于以上认识，本专利技术目的在于开发低铝低镍少铜中锰奥氏体铸铁及其工艺方法。本专利技术的特点在于(1)选用中锰(8.0-10.0％)、少镍(1.0-4.0％)、少铜(＜3.0％)的化学成份；(2)除用硅铁进行包内和/或瞬时孕育外，采用瞬时孕育工艺方法加入铝，强化铝的孕育作用，将碳化物数量降至1.5％以下。(3)铝加入量降至0.5％以下。这样，就可以开发出一种廉价、优质的中锰、少镍、少铜、低铝的新型奥氏体铸铁。本专利技术的目的通过以下方式实现所述奥氏体铸铁的化学成份为(wt％)C3.0-4.0、Si2.0-3.0、Mn8.0-10.0、Ni1.0-4.0、Cu＜3.0、Al≤0.3。本专利技术所述奥氏体铸铁所用的炉料包括普通生铁、废钢(屑)，回炉料、高碳锰铁、电解镍、75硅铁和铝丝。用电炉或冲天炉熔化炉料。出炉温度应在1400℃以上。在浇包内加入75硅铁和/或铝丝。浇注时随铁水流冲入75硅铁和/或铝丝。可采用干或湿砂型浇注。700℃左右打箱，冷却。合金铸态组织由A型细小石墨、奥氏体基体以及数量小于1.5％、均匀分布的粒状碳化物组成。这种奥氏体热稳定性较好，500℃下長期加热不分解。本专利技术75硅铁加入量为0.5-0.75wt％，铝加入量＜0.5％。本专利技术的优点是(1)对含少镍(1.0-4.0％)、中锰(8.0-10.0％)、少铜(＜3.0％)的铸铁用75硅铁和/或铝丝进行瞬时孕育抑止住碳化物的析出，获得完全或有少量(＜1.5％＝均匀分布的粒状碳化物的奥氏体铸铁。(2)显著节约了镍、锰和铜用量。与Ni-Cu奥氏体铸铁相比(C.Gheorghiu et alHerstellung von leichtmetlkoben mitNiresist-Ringtrager im verbundgiessverfahren Giesserei-Technik 26(1980)(6)176-178。)，镍含量降至4％以下，节省了10-13个百分点，铜量下降2-4亇百分点。(3)与Mn-Ni-Cu-Al奥氏体铸铁相比(美国专利US 4129309，1978.12.12)，锰量相当于中限值，铝量由(0.3-2.0％)减少到0.3％以下。(4)所用铝的瞬时孕育工艺充分发挥了铝的孕育能力，消除了由于锰、镍和铜量低，容易生成碳化物的关键缺陷。(5)所用铝加入量低，减少了夹杂铸造缺陷。(6)硬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王汝耀，鲁薇华，杨涤心，杨留栓，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：