致密蠕虫状石墨铸铁及其制造方法技术

一种致密蠕虫状石墨铸铁包括低级低共熔组成，且其铸态珠光体区域百分比不少于９０％。此铸铁具有足够的抗磨损能力，且特别适合于电梯滑轮。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及新颖的致密蠕虫状石墨铸铁，更具体地涉及适合于制造电梯滑轮的致密蠕虫状石墨铸铁。比如，一钢丝绳悬吊着电梯梯箱并环绕着滑轮延伸，而带动钢丝绳的这个滑轮一般采用具有珠光体基本结构的片状石墨铸铁(铁铸件以下称FC)制成。FC较适宜于钢丝绳，这是因为片状石墨使FC具有自润滑效果，而且FC容易加工又不太贵。上面所说的滑轮有一绳索槽用来接纳钢丝绳以提供带动钢丝绳所需的摩擦传动力。绳索槽有一V形横截面，或者呈凹入的形式以保护钢丝绳不会与绳索槽底部相接触。也就是说，钢丝绳与绳索槽的侧表面相接触以提高其间的压力，从而增大摩擦力。尽管可以利用钢丝绳和绳索槽之间的楔形效果来增加摩擦力，但这样会碰到一个问题，即钢丝绳加剧了滑轮的磨损，从而缩短了滑轮的寿命。我们知道球墨铸铁(球铁铸件以下称FCD)的抗磨损能力比上述FC更好，而FCD的基本结构是铸态的珠光体(日本专利未审查公开号57-188645和1-123048)。然而，FCD由于具有效密结构和高硬度，因而一般机加工的切削性能比FC差。另外，FCD的铸造成本较高。因此，FCD不适合作为制造电梯滑轮的材料。在日本专利未审查公开号60-248864和61-3866中提出过致密的蠕虫状石墨铸铁(以下称CV)。CV在机械性能、物理性能、切削性能及可铸性方面介于FC和FCD之间。尽管CV的上述性能介于FC和FCD之间，而其抗磨损能力接近于FC，其可铸性则接近于FCD。而且，CV的珠光体结构的稳定性(如果基本结构可容易地转换成珠光体结构，则称此珠光体结构具有“稳定性”)还不够。因此，作为具有介于FC和FCD之间的性能的铸铁，CV还不能令人十分满意。本专利技术的一个目的是提供提高了抗磨损能力的致密的蠕虫状石墨铸铁。本专利技术的另一目的是提供具有铸态珠光体基本结构的致密的蠕虫状石墨铸铁。本专利技术还有一目的是提供致密的蠕虫状石墨铸铁，其中的基本结构可容易地转换成珠光体结构。本专利技术的再一个目的是提供适合于制造电梯滑轮的致密的蠕虫状石墨铸铁。本专利技术的致密蠕虫状石墨铸铁具有低级低共熔成分，铸态时其铸态珠光体区域百分比(从铸铁微观结构上看，即珠光体部分的面积与除开铸态铸铁石墨的整个区域的比值，也即球光体部分的面积/除去石墨的铸铁整个面积×100)不少于90%。在上述组成的组分中，C是析出石墨的主要组分，Si是使CV的结构稳定的主要组分。同时，重要的是，为了稳定其珠光体区域百分比不少于90%的铸态珠光体结构，碳当量必须在低级低共熔组成的范围内。在传统的CV中，使石墨具有致密蠕状形结构，其CV组成位于高级低共熔范围内。另一方面，在本专利技术的CV中，使石墨具有致密蠕虫状结构，其组成位于低级低共熔范围内，以稳定珠光体结构。附图说明图1为显示本专利技术致密蠕虫状石墨铸铁的金属结构的显微照片;图2为电梯滑轮的前视图;图3为电梯滑轮的部分剖视的侧视图;图4为显示电梯装置的示意图;图5为显示电梯绞起装置的平面图;图6为滑轮磨损测试装置的示意图;图7为沿图6中的线B-B剖开的放大横剖图;图8为解释滑轮磨损状态的示意图;图9为显示测试频率和滑轮磨损量关系的曲线图;图10为绳索寿命测试装置的示意图;图11为沿图10中的线C-C剖开的放大横剖图;图12为钢丝绳的放大横剖图;图13为显示绳索寿命测试结果的曲线图;图14为显示抗拉强度和声速之间关系的曲线图。下面将描述本专利技术的新颖致密蠕虫状石墨铸铁的几个实施例(致密蠕虫状铁铸体以下称FCV)。诸如球墨生铁、废钢、回收的废钢、Fe-Si、Fe-Mn、石灰石等等之类的主要原材料以及每种都有一定配比的各种辅助材料准备好后在具有酸性炉衬的冲天炉内熔化以获得熔化物。然后，对熔化物进行一系列的附加处理过程，比如在预定时间里加入一定配比的处理剂进行脱硫处理、石墨球化处理、孕育处理等，从而获得具有表一所示组成的熔化物。将每种熔化物都倒入铸模中，然后在由冷铁调节冷却速度的同时被固化，从而准备好试件。对于铸造状态的试件，要测试其机械性能、石墨球化率、基本结构珠光体化率等等。在表1中，试样1和2作为比较例，而试样3是本专利技术的实施例。表 1 注意1号和2号为比较例，3号为本专利技术实施例。每种试样1和2的碳当量(C+1/3Si)都超过4.3%以提供高级低共熔体，而试样3的碳当量不超过4.3%以提供低级低共熔体。然而，为了稳定P，碳当量(C+1/3Si)最好在4.0至4.3%的范围内。试样1至3的各种测量结构示于表2中。表 2 注意1号和2号为比较例，3号为本专利技术实施例。＊ 球化率是通过采用一圆形作为标准，将微观结构的石墨形状分组，然后对所得的数值进行平均而得到的。由表2可知，高级低共熔体组成的试样1和2的珠光体区域百分比各为68%和74%，而低级低共熔体组成的试样3的珠光体区域百分比增加到94%，从而提供了具有稳定珠光体结构的FCV。从图1的显微照相(放大100倍)中可见，对于铸态的试样3的金属结构，片状石墨有一圆滑的端部，而且以几乎是完全的珠光体基本结构结晶。从表2中也可看到，试样3的各种机械性能(抗拉强度、延展率和硬度)是优秀的。从表1的化学组成中可知，本专利技术的FCV(试样3)除了包括C和Si外，还包括Mn、Sn、Cu、S、Mg、P和Fe。在这些组成中，C是使石墨析出的主要成分，FCV所需的C的含量为3.0至3.9%。然而，如果此含量低于3.3%，激冷的趋势(即析出碳化物的趋势)变大，相反地，如果此含量超过3.8%，则容易产生铁素体。因此，其实用范围为3.3至3.8%，最佳范围是3.4至3.6%。如果添加的Si的数量不够，则对FCV的稳定有反作用而促进了激冷趋势。相反地，如果添加的Si的数量太多，则石墨形状变大，从而基本结构易变成铁素体。因此，其实用范围为1.5至3.0%，最佳范围为1.8至2.5%。Mn对稳定珠光体结构是有效的;然而，如果含有大量的Mn，则会促进激冷趋势。因此，其较佳范围是0.2至0.8%。一般地，尽管Sn添加量有限，但应注意到超过0.03%的Sn的添加量对稳定珠光体结构起到了作用。然而，如果Sn含量超过0.25%，则石墨的形状变成片状，从而不能获得FCV的石墨形状。因此，其较佳范围为0.03至0.2%。一般地，尽管Cu的添加量也有限，但应注意到不少于0.25%的Cu的添加量合使FCV具有珠光体结构，也对增加屈服强度和韧性有用。然而，如果Cu含量超过2.0%，在结构中易产生离析作用。因此，其较佳范围为0.25至1.5%。在本专利技术中，肯定要添加S。S是用来防止石墨球化的成分。如果S含量少于0.01%，则石墨被球化，而获得的铸铁接近于球墨铸铁，从而增加了收缩量。结果，这种收缩容易产生诸如空隙之类的铸件缺陷。相反地，如果S含量超过0.0%，则石墨成片状，从而不能获得稳定的FCV。因此，其较佳范围为0.01至0.08%。如果Mn的含量低于0.005%，则石墨成片状。相反地，如果此含量超过0.04%，则石墨成球状。在两种情形下，会发生诸如夹渣之类的铸件缺陷，因此，其较佳范围是0.005至0.04%。如果P的含量超过0.1%，则在基本结构中会析出磷化铁(磷共晶体)，它是一种硬的物质。在这种情形中，当滑轮之类用这种铸铁制成时，绕在上面的钢丝索会过早磨损。因此，P含量应定为不超过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种致密的蠕虫状石墨铸铁，其特征在于，包括低级低共溶组成，并且其铸态珠光体区域百分比不少于９０％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中正，小林莞，渡边利隆，奈良俊彦，高桥龙彦，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]