球墨铸铁制造技术

球墨铸铁，含有碳、硅、锰、铜、铭、铝、镁和铁。上述组分具有下列的比例，％（重量）：碳＿＿＿＿＿＿＿＿３．０～３．６硅＿＿＿＿＿＿＿＿１．５～３．０锰＿＿＿＿＿＿＿＿０．６～１．３铜＿＿＿＿＿＿＿＿０．６～１．０铭＿＿＿＿＿＿＿＿０．４～０．８铝＿＿＿＿＿＿＿＿０．１～０．３镁＿＿＿＿＿＿＿＿０．０３～０．１铁＿＿＿＿＿＿＿＿余量（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铸造工业，更准确地说是涉及球墨铸铁。具有极大优点的本专利技术可用于制造承受强烈磨擦的机器另件，例如，可用于制造在破碎设备开齿轮啮合中的大型铸件，金属切削机床，还可在小型动力工程中制造叶轮时用于制作导向片，以及用于其他领域。有一种已知的球墨铸铁含有碳、硅、锰、磷、硫、镁、铁，它可用于机床制造业中。这些铸铁具有下列组分比例的化学组成，%(重量)碳 2.7～3.7硅 2.5～2.8锰 1.0～1.2磷 ≤1.0硫 ≤0.03镁 0.04～0.07铁 余量这种铸铁可用于厚度在30毫米以下的铸件。在厚度为30毫米以下的铸件中，这种铸铁的组织为珠光体。在超过30毫米时，该铸铁的组织则主要为铁素体。这是因为在铸铁中缺少珠光体稳定剂(铬和铜)的缘故。由于在铸铁组织中呈现铁素体，因此在厚度大于30毫米的铸件中该铸铁的性能是不能令人满意的(硬度、耐磨性和强度皆较低)。此外，锰的含量在上述范围内时，不能保证在厚度超过30毫米的铸件中得到珠光体组织。还有一种已知的球墨铸铁(SU，A，432223)，它含有碳、硅、锰、铬、铝、铜、镁、钙和铁。这种已知的铸铁具有下列组分比例的化学组成，%(重量)碳 2.8～4.0硅 1.5～3.0锰 0～0.6铬 0.5～2.5铝 0.5～3.0铜 0.2～2.0镁 0.01～0.1钙 0.01～0.1铁 余量但是，具有这种组成的铸铁，在壁厚为100毫米以下的铸件中，是具有主要为铁素体-珠光体-渗碳体组织的合金。而在把铸件的壁厚增加到超过100毫米时，则导致形成铁素体一渗碳体组织。由于这种铸铁在其组织中铁素体含量的增高，所以其耐磨性较差。还已知有一种铸铁属于耐热铸铁，它可用来制造玻璃制品的压模，炉子设备的零件等，在这类铸件中，铁素体一渗碳体组织是最为合适的，但是，这种铸铁不允许用于制造例如齿轮时的材料，这是由于高度的摩擦作用，以及有擦伤和咬死现象。此外，由于在其组织中渗碳体含量很高，所以无法进行切齿加工。在这种已知的铸铁中，只有用含钙和镁的复合孕育剂才能达到稳定获得球形石墨，而单单用镁不能保证获得球形石墨。上述铸铁的熔炼主要是在电炉中进行，在其中可以保证有较高的熔炼温度，并且不致使含钙的孕育剂形成炉渣。这种已知铸铁的主要性能如下布氏硬度260～320;抗拉强度极限300～350兆帕;耐磨性90～100克/米2.小时。本专利技术的主要任务是提供一种具有特定的化学组成和各组分比例的球墨铸铁，这样的组成及各组分比例可以使在厚度为30毫米至150毫米的铸件中得到珠光体组织，从而提高该铸铁的耐磨性。所提出的任务是这样解决的，按照本专利技术，在含有碳、硅、锰、铜、铬、铝、镁和铁的球墨铸铁中，各组分具有下列比例，%(重量)碳 3.0～3.6硅 1.5～3.0锰 0.6～1.3铜 0.6～1.0铬 0.4～0.8铝 0.1～0.3镁 0.03～0.1铁 余量在本申请的铸铁中，只需靠添加镁就可以保证稳定的获得球形石墨。此外，这种铸铁的生产主要在化铁炉中进行，而在这种化铁炉中，由于熔炼温度不太高(1300～1400℃)，因此会导致含钙的孕育剂形成炉渣，所以在这种情况下不能用钙来作为球化元素。上述组成及各组分的比例使所获铸铁在厚度为30毫米至150毫米的铸件中具有珠光体组织。这种组织可以保证提高铸件的耐磨性并改善其抗磨性。最好是使得所含的锰和铬的总百分含量对铝的百分含量之比为7～10∶1。上述这些组分的百分比例可以保证在厚度为30毫米至150毫米的铸件中得到珠光体组织，并可以防止在铸铁中形成铁素体和渗碳体。也可以使球墨铸铁中所含的锰和铬的总百分含量对铝的百分含量之比为7～9∶1，在此情况下应使这些组分具有下列的比例，%(重量)碳 3.2～3.6硅 2.5～3.0锰 0.8～1.3铬 0.5～0.8铜 0.7～1.0铝 0.13～0.30镁 0.03～0.1铁 余量上述比例可导致珠光体在铸铁组织中的分散性，因此可以保证提高铸铁的强度和耐磨性。根据本专利技术，按下述步骤来制得球墨铸铁。把铸造生铁、锰铁、铬铁、硅铁、废铸铁，废钢装入化铁炉或电炉中，以熔炼出具有上述化学组成的铸铁。为了获得球形石墨，在一个密闭的浇包中进行铸铁的孕育处理。先将镁、冰晶石与硅铁以及合金元素铝和铜一起加入浇包中，待化铁炉或电炉中的金属熔化后，将所获金属熔体倒入该浇包中。在由炉内放出时的铸铁温度为1380～1400℃。上述的孕育剂与合金元素在浇包中发生相互作用，结果生成了具有上述组分比例的球墨铸铁。然后将该金属熔体从浇包浇入铸模中，熔体在铸模中进行结晶和冷却，随之形成了珠光体组织，并因此获得了具有上述化学组成及各组分比例的耐磨铸铁。业已证明，为了获得铸铁的珠光体基体，碳的含量应处于3.0～3.6%(重量)的范围内。如果碳的含量低于3%，则会导致形成渗碳体，从而使得这种铸铁制件的强度性能及使用性能降低。碳的含量高于3.6%也是不希望的，因为这样不能提高珠光体的含量而且会导致石墨泡的出现，从而对其使用性能产生不利影响(耐磨性、强度和硬度皆降低)。硅的含量在1.5～3.0%(重量)的范围内可以防止在铸铁组织中形成渗碳体和铁素体。铸铁中硅的含量低于1.5%时，不能促使铸铁组织中的石墨析出，而且会导致形成大量的渗碳体。硅的含量大于3.0%(重量)会导致形成铁素体与碳化硅，结果使铸铁的组织较脆。业已证明，为了获得铸铁的珠光体基体，锰的含量应处于0.6～1.3%(重量)的范围内。锰的含量低于0.6%(重量)会导致铁素体的出现，特别在铸件厚度大于100毫米时更是如此，而锰的含量大于1.3%(重量)又会在铸铁组织中出现碳化物夹杂。按上述含量范围加入锰可以保证铸件必要的淬透性，这样就可以在厚壁的铸铁中获得珠光体组织。此外，按上述含量范围加入锰可以降低共析转变的临界点，结果可以使珠光体组织得到稳定并成为细分散状态。业已证明，在厚度为30～150毫米铸件中的铬含量处于0.4～0.8%(重量)的范围内可以抑制铸铁组织中铁素体与渗碳体的形成并可促进珠光体的形成。铬含量低于0.4%(重量)不能保证获得主要为珠光体的组织，并且会明显地出现铁素体区域，特别是在球墨的周围及靠近蠕虫状石墨夹杂的周围更是如此，这就明显地降低了铸件的耐磨性。铬的含量增加到0.80%(重量)以上则导致一次渗碳体含量的明显增长，这样就会使硬度提高到300HB以上，因此使其机械加工发生困难。铝的含量处于0.10～0.30%(重量)的范围内可以防止渗碳体的析出，在铬和锰处于最高限量的情况下，铝的加入量小于0.1%(重量)就不能做到在厚度为100毫米以上的铸件中防止渗碳体的形成，而铝的加入量大于0.30%(重量)时又会导致铁素体的形成。为了在厚度超过100毫米的铸件中在铸造状态时完全地获得铸铁的珠光体组织，碳化物的形成元素锰和铬的总百分含量与铝的百分含量之比应在7～10∶1的范围内。铜的加入量在0.6～1.0%(重量)的范围内能使在铸造状态中稳定获得珠光体。铜的含量小于0.6%(重量)，会导致出现大量的铁素体，这样就明显地降低了铸件的使用性能，而铜的含量大于1.0%(重量)，对铸件的使用性能实际上不发生任何影响。为了获得球形石墨，铸铁组本文档来自技高网...

【技术保护点】
球墨铸铁，该铸铁含有：碳、硅、锰、铜、铬、铝、镁和铁，其特征在于，上述各组分具有下列的比例：％（重量）：碳３．０～３．６硅１．５～３．０锰０．６～１．３铜０．６～１．０铬０．４～０．８铝０．１～０．３镁０．０３～０． １铁余量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古来尼亚力山德鲁，米哈尔米亚尼基夫，亚力西伊伯列科夫，斯坦尼斯拉夫米比伯洛多夫，维克多西维丹宁，朱伯夫弗弗洛科娃，烈奥尼得皮格里辛，弗亚切斯拉夫瑟达科诺夫，塔马拉费考洛科娃，瓦西里伊库里科夫，加吉克盖奥米安，格里高利尼伦，朱利伊斯塔克，伊格亚斯塔科夫，
申请(专利权)人：〃茨尼马什〃机械制造工艺科学生产联合公司，
类型：发明
国别省市：SU[苏联]