一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法，包括以下步骤：(1)熔炼；(2)高温精炼；(3)孕育：铁液出炉温度控制在1530‑1545℃，浇包内孕育，孕育剂为SiC‑Zr‑Fe中间合金，SiC‑Zr‑Fe中间合金中SiC的质量含量为20‑30％，单质Zr的质量含量为7‑15％，余量为Fe；SiC‑Zr‑Fe中间合金的加入量为铁液质量的0.4‑0.55％；(4)浇注：浇注温度控制在l460‑1490℃浇注；本发明专利技术通过特定的孕育剂，有效改善了石墨形态和细化晶粒，对于提高灰铁铸件强度、硬度有显著作用，同时铸件中各元素配比适宜，使制备得到的灰铁铸件综合性能优异。

A Method for Preparing High Strength Thin Wall Gray Iron Castings

【技术实现步骤摘要】
一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法
本专利技术涉及铸造
，具体涉及一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法。
技术介绍
灰铸铁是铸铁中的一种，其中碳以片状石墨形式存在于铸铁中。断口呈灰色。有良好的铸造、切削性能，耐磨性好。用于制造机架、箱体等。灰铸铁石墨呈片状，有效承载面积比较小，石墨尖端易产生应力集中，所以灰铸铁的强度、塑性、韧度都低于其他铸铁。但具有优良的减振性、低的缺口敏感性和高的耐磨性。现有技术中提高薄壁灰铁铸件强度的常用方式为调整化学成分，即在铸件原料中减少碳含量，增加锰含量，并添加合金元素进行合金化处理，而合金元素的添加造成铸件成本的增加；现有技术采用常规熔炼、一次增碳和一次孕育的方式，所得到的灰铁铸件，其石墨分布不均匀，局部长而薄，局部粗大，严重降低了铸铁性能。申请号为CN201811148687.8的中国专利公开了一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法，通过采用3-8％生铁、50-65％废钢和27-42％回炉料作为熔化铁液的配比原料，采用熔炼、一次增碳、一次孕育、二次增碳、二次孕育、浇铸、型内孕育和退火的工艺方法，得到高强度薄壁灰铁铸件，其化学成分按质量百分比计为：C：2.9-3.5，Si：1.4-2.1，Mn：0.7-1.1，P：≤0.05，S：≤0.08，Cu：≤0.03，Sn：0.031-0.043，RE：0.01-0.03，余量Fe和不可避免杂质。该专利技术的制备方法不仅能制备得到高强度薄壁灰铁铸件，而且其成本低廉，综合性能优于铸件牌号为HT250的国家标准，但是其强度的提升仍有限，从而限制其应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法，通过特定的孕育剂，有效改善了石墨形态和细化晶粒，对于提高灰铁铸件强度、硬度有显著作用，同时铸件中各元素配比适宜，使制备得到的灰铁铸件综合性能优异。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法，包括以下步骤：(1)熔炼：将各原料投入至中频熔炼炉中进行熔炼，熔炼过程中铁液温度为1540-1560℃，测定铁液中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求；(2)高温精炼：将铁液温度调节至1580-1600℃，保温7-10min后除渣；(3)孕育：铁液出炉温度控制在1530-1545℃，浇包内孕育，孕育剂为SiC-Zr-Fe中间合金，所述SiC-Zr-Fe中间合金中SiC的质量含量为20-30％，单质Zr的质量含量为7-15％，余量为Fe；SiC-Zr-Fe中间合金的加入量为铁液质量的0.4-0.55％；(4)浇注：浇注温度控制在l460-1490℃，浇注至树脂砂型中；铁液凝固冷却并对铸件表面进行清理，即得所述高强度薄壁灰铁铸件。优选地，步骤(4)所制备得到的灰铁铸件由以下成分组成：C：3.25-3.5％、Si：l.5-1.75％、Mn：0.6-0.8％、Cu：0.35-0.45％、Sr：0.3-0.4％、Zr：0.15-0.3％、RE：0.03-0.06％，P≤0.05％，S≤0.08％，余量为Fe和及不可避免的杂质。优选地，所述稀土RE为Ce、La、Pr、Nd、Lu中的一种或多种的组合。优选地，所述稀土RE为Nd与Lu按质量比1:1组成。优选地，所述SiC-Zr-Fe中间合金的粒度为0.3-0.8mm。优选地，所述SiC-Zr-Fe中间合金中SiC的质量含量为28％，单质Zr的质量含量为12％，余量为铁。优选地，所述SiC-Zr-Fe中间合金中SiC的颗粒尺寸为30-100nm，单质Zr的颗粒尺寸为50-150nm。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术在在进行孕育时，孕育剂为SiC-Zr-Fe中间合金，其中SiC在铸件中起到核心基底作用，其周围存在高密度位错，可明显改善共晶团数量及珠光体数量。单质Zr可降低溶解氮，抑制孕育衰退，并能增加奥氏体基底，而Zr在铁液中形成的碳化物、氮化物作为石墨结晶核心。本专利技术SiC-Zr-Fe中间合金中，适量的SiC与单质Zr配合，可有效细化晶粒，并能有效改善石墨形态，使石墨长度变短，从而显著提高灰铁铸件强度。特别是SiC的颗粒尺寸控制在30-100nm之间，单质Zr的颗粒尺控制在50-150nm之间时，其对灰铁铸件强度、硬度的提高最好。2、在制备薄壁灰铁铸件的过程中，合理控制每一步的温度，其中精炼温度控制在1580-1600℃，可使去气、去杂的效果好；在孕育时将温度控制在1530-1545℃，也是本专利技术中SiC-Zr-Fe中间合金对应的较好的孕育温度，可加强孕育效果。3、本专利技术所制备得到的薄壁灰铁铸件中各元素配比合理，特别时加入适量的Sr和稀土RE后，强度和硬度提高，而在稀土为Nd与Lu按质量比1:1组成时，效果更好。4、本专利技术通过特定的孕育剂，有效改善石墨形态和细化晶粒，对于提高灰铁铸件强度、硬度有显著作用，其中A型石墨可达到88％以上，石墨长度4-5级，同时铸件中各元素配比适宜，使制备得到的灰铁铸件综合性能优异。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，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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法，包括以下步骤：(1)熔炼：将各原料投入至中频熔炼炉中进行熔炼，熔炼过程中铁液温度为1550℃，测定铁液中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求；(2)高温精炼：将铁液温度调节至1585℃，保温9min后除渣；(3)孕育：铁液出炉温度控制在1540℃，浇包内孕育，孕育剂为粒度为0.5-0.6mm的SiC-Zr-Fe中间合金，该SiC-Zr-Fe中间合金中SiC的质量含量为28％，单质Zr的质量含量为12％，余量为Fe；合金中SiC的颗粒尺寸为30-100nm，单质Zr的颗粒尺寸为50-150nm；SiC-Zr-Fe中间合金的加入量为铁液质量的0.5％；(4)浇注：浇注温度控制在l480℃，浇注至树脂砂型中；铁液凝固冷却并对铸件表面进行清理，即得所述高强度薄壁灰铁铸件，该灰铁铸件由以下成分组成：C：3.35％、Si：1.62％、Mn：0.78％、Cu：0.4％、Sr：0.36％、Zr：0.25％、Nd：0.025％、Lu：0.025％，P≤0.05％，S≤0.08％，余量为Fe和及不可避免的杂质。实施例2：一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法，包括以下步骤：(1)熔炼：将各原料投入至中频熔炼炉中进行熔炼，熔炼过程中铁液温度为1560℃，测定铁液中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求；(2)高温精炼：将铁液温度调节至1580℃，保温7-10min后除渣；(3)孕育：铁液出炉温度控制在1530℃，浇包内孕育，孕育剂为粒度为0.7-0.8mm的SiC-Zr-Fe中间合金，该SiC-Zr-Fe中间合金中SiC的质量含量为20％，单质Zr的质量含量为14％，余量为Fe；合金中SiC的颗粒尺寸为30-100nm，单质Zr的颗粒尺寸为50-150nm；SiC-Zr-Fe中间合金的加入量为铁液质量的0.45％；(4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)熔炼：将各原料投入至中频熔炼炉中进行熔炼，熔炼过程中铁液温度为1540‑1560℃，测定铁液中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求；(2)高温精炼：将铁液温度调节至1580‑1600℃，保温7‑10min后除渣；(3)孕育：铁液出炉温度控制在1530‑1545℃，浇包内孕育，孕育剂为SiC‑Zr‑Fe中间合金，所述SiC‑Zr‑Fe中间合金中SiC的质量含量为20‑30％，单质Zr的质量含量为7‑15％，余量为Fe；SiC‑Zr‑Fe中间合金的加入量为铁液质量的0.4‑0.55％；(4)浇注：浇注温度控制在l460‑1490℃，浇注至树脂砂型中；铁液凝固冷却并对铸件表面进行清理，即得所述高强度薄壁灰铁铸件。

【技术特征摘要】
1.一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)熔炼：将各原料投入至中频熔炼炉中进行熔炼，熔炼过程中铁液温度为1540-1560℃，测定铁液中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求；(2)高温精炼：将铁液温度调节至1580-1600℃，保温7-10min后除渣；(3)孕育：铁液出炉温度控制在1530-1545℃，浇包内孕育，孕育剂为SiC-Zr-Fe中间合金，所述SiC-Zr-Fe中间合金中SiC的质量含量为20-30％，单质Zr的质量含量为7-15％，余量为Fe；SiC-Zr-Fe中间合金的加入量为铁液质量的0.4-0.55％；(4)浇注：浇注温度控制在l460-1490℃，浇注至树脂砂型中；铁液凝固冷却并对铸件表面进行清理，即得所述高强度薄壁灰铁铸件。2.根据权利要求1所述的高强度薄壁灰铁铸件的制备方法，其特征在于，步骤(4)所制备得到的灰铁铸件由以下成分组成：C：3.25-3.5％、Si：l.5-1.75％、Mn：0.6-0....

【专利技术属性】
技术研发人员：张福新，
申请(专利权)人：含山县兴达球墨铸铁厂，
类型：发明
国别省市：安徽,34