球墨铸铁物品、相应部件以及相应制造方法技术

这种物品(16)由球墨铸铁制成，球墨铸铁包括以重量％计的以下元素：碳(C)，小于或等于3.65％；硅(Si)，介于3.3％至3.7％之间。可选地，铸铁包括：磷(P)，≤0.1％；和/或锰(Mn)，≤0.6％；和/或铬(Cr)，≤0.2％；和/或钛(Ti)，≤0.15％；和/或硫(S)≤0.05％；和/或镁(Mg)，介于0.005％至0.07％之间包括0.005％和0.07％；和/或铜(Cu)≤0.3％；和/或镍(Ni)≤0.4％；和/或钼(Mo)≤0.02％；和/或铝(Al)≤0.02％；和/或钒(V)≤0.04％；剩余部分是铁(Fe)以及含量小于0.01％的不可避免的残留元素。球墨铸铁具有小于或等于4.75％的碳当量CEQ＝C(％)+1/3 Si(％)+1/3 P(％)。球墨铸铁具有大于或等于9.49J的回弹性(E)。应用于管部件或道路部件。

Ductile Iron Articles, Components and Manufacturing Methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】球墨铸铁物品、相应部件以及相应制造方法
本专利技术涉及一种在模具中制造的球墨铸铁物品。
技术介绍
目前的延性铁管具有必须符合标准(诸如EN545和EN598)的机械性能。延性铁管通常必须具有以下特征：抗拉强度大于或等于420MPa，特别地介于420MPa至460MPa之间，对于小于或等于1000mm的标称直径而言，断裂伸长率A大于或等于10％，对于大于1000mm的标称直径而言，断裂伸长率A大于7％，和布氏硬度HB小于或等于230。已知的延性铁管导致大的壁厚度和高的原材料消耗，以便获得给定的压碎强度。例如，根据文献FR2139866；US3,891,432；DE10101159和JP-H-08269614已知铸铁合金。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种物品、特别是管元件或道路元件，该物品比已知物品更经济，并且特别地，该物品具有优化的机械性能和针对给定尺寸的低重量。特别地，本专利技术的目的在于提高铸铁的机械强度，以便使得能够通过将抗压性保持在给定值来相对于当前管减小管的厚度，或者在管的厚度相同的情况下实现比当前管更高的抗压性。本专利技术的目的还涉及除了由球墨延性铁制成的管之外的物品，诸如在铸造中获得的管状连接器和道路部件。本专利技术试图在保持给定的机械强度的同时减小物品的重量和/或物品的壁厚度。为此，本专利技术的目的在于提出一种在模具中制造的球墨铸铁物品，其中，球墨铸铁包括以重量％计的以下元素：-碳(C)，小于或等于3.65％，-硅(Si)，介于3.3％至3.7％之间，可选地：-磷(P)，≤0.1％，和/或-锰(Mn)，≤0.6％，和/或-铬(Cr)，≤0.2％，和/或-钛(Ti)，≤0.15％，和/或-硫(S)，≤0.05％，和/或-镁(Mg)，介于0.005％至0.07％之间包括0.005％和0.07％，和/或-铜(Cu)，≤0.3％，和/或-镍(Ni)，≤0.4％，和/或-钼(Mo)，≤0.02％，和/或-铝(Al)，≤0.02％，和/或-钒(V)，≤0.04％，其中，剩余部分是铁(Fe)以及含量小于0.01％的不可避免的残留元素，其中，球墨铸铁具有小于或等于4.75％的碳当量CEQ＝C(％)+1/3Si(％)+1/3P(％)，并且其中，球墨铸铁具有大于或等于9.49J的回弹性(E)。根据特定实施例，根据本专利技术的物品可以包括以下特征中的一个或多个：-球墨铸铁具有特别是根据“夏比(Charpy)”冲击试验测量的回弹性(E)，该回弹性在20℃下大于或等于10焦耳或者大于或等于11焦耳；-球墨铸铁的硅含量(Si)介于3.4％至3.6％之间；-球墨铸铁的硅含量(Si)介于3.3％至3.7％之间、优选地介于3.5％至3.6％之间，并且特别地，其中，通过一种当将熔铁浇铸入模具时成形面不具有临时绝热材料或临时耐火材料的制造方法来获得物品；-球墨铸铁的硅(Si)含量介于3.3％至3.5％之间、优选地介于3.4％至3.5％之间，并且特别地，其中，通过一种在将熔铁浇铸入模具的步骤之前将临时耐火材料或临时绝热材料沉积在成形面上的制造方法来获得物品；-球墨铸铁的碳当量CEQ＝C(％)+1/3Si(％)+1/3P(％)介于4.3％至4.6％之间包括4.3％和4.6％、或者介于4.4％至4.6％之间包括4.4％和4.6％、优选地介于4.45％至4.55％之间包括4.45％和4.55％、特别地等于4.5％；-球墨铸铁具有大于470MPa、优选地大于500MPa、特别地大于530MPa的抗拉强度Rm；-球墨铸铁具有大于或等于7％、特别地大于或等于10％的断裂伸长率A；-球墨铸铁具有小于或等于250HB、特别地小于或等于230HB的布氏硬度HB。本专利技术还涉及一种管元件(诸如管或配件)或者道路元件(诸如人孔或雨水排放部件)，该管元件或道路元件包括基体，其特征在于，基体是如上面所限定的物品。本专利技术还涉及一种制造如上面所限定的物品或者如上面所限定的管元件或道路元件的方法，该方法包括以下连续步骤：a)将液态铁浇铸入具有成形面的模具，b)允许液态铁固化以获得物品的坯料，c)使物品坯料经受热处理、特别是应力释放处理，以获得铸铁物品。根据特定实施例，制造方法可以包括以下特征中的一个或多个：-在将熔铁浇铸入模具的步骤之前，特别是通过将含硅的材料添加到熔炉或铁水包中来实施确定铸铁的硅含量的步骤，其中，在该步骤期间所添加的硅含量对应于物品的球墨铸铁的最终硅含量减去可能通过球化处理和孕育处理提供的硅含量。-当将液态铁浇铸入模具时，成形面不具有临时绝热材料或临时耐火材料，并且其中，热处理包括：·第一步骤，将物品的坯料加热2分钟至10分钟，直至大于800℃、特别地大于900℃但小于1000℃的石墨化温度，其中，该第一步骤释放了初始存在于铸铁中的内应力，·第二石墨化步骤，在第二石墨化步骤期间，使铸铁物品的坯料在石墨化温度下保持5分钟至30分钟、特别地保持5分钟至18分钟、优选地保持15分钟，·第三冷却步骤，使得在小于7分钟的时间内冷却至介于880℃至750℃之间、优选地直到800℃的温度，和·第四铁素体化步骤，在第四铁素体化步骤中，以低于40摄氏度/分钟的速率将铸铁物品的坯料缓慢地冷却至介于700℃至780℃之间的温度范围内；-其中，热处理包括：·在空气中冷却至低于100℃的温度的步骤，和·将铸铁物品的坯料加热至600℃至700℃之间的应力释放温度、然后使铸铁物品的坯料在该应力释放温度下保持10分钟至30分钟的应力释放步骤；和-在将液态铁浇铸入模具的步骤之前，将临时耐火材料或临时绝热材料沉积在成形面上，并且其中，热处理进一步包括：·第一铁素体化步骤：以小于40摄氏度/分钟的冷却速率将物品的坯料从烘箱中的大于或等于800℃的入口温度缓慢地冷却，直至小于740℃的铁素体化终止温度，·空气冷却步骤是第二步骤，应力释放步骤是第三步骤。附图说明通过阅读以下仅作为示例给出并参照附图进行的描述将更好地理解本专利技术，其中：-图1示出了用于制造管元件的设备的第一实施例的示意图，该管元件形成根据本专利技术的物品；-图2示出了时间/温度图，示出了由图1的设备所制造的根据本专利技术的物品的坯料的不同热处理步骤；-图3示出了用于制造与根据本专利技术的物品相对应的管元件的设备的第二实施例的示意图；-图4示出了时间/温度图，示出了由图3的设备所制造的物品的坯料的不同热处理步骤；-图5示出了由根据图1和图3的设备所制造的球墨铸铁管的示例的随硅含量变化的抗拉强度；-图6示出了硅含量对由根据图1和图3的两个设备所制造的球墨铸铁管的回弹性的影响的示意图；和-图7示出了硅含量对由根据图1和图3的两个设备所制造的球墨铸铁管的断裂伸长率的影响。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的第一实施例的用于制造球墨铸铁管的设备，该设备由通用附图标记2来表示。设备2包括坩埚4、倾注装置6、浇道8、孕育装置9、旋转模具10、冷却装置12和取出装置14。设备2用于以离心方式生产诸如管的管元件15。管元件15形成球墨铸铁材质的物品或基体16。坩埚4是含有液态金属(诸如铸铁)的耐火坩埚。倾注装置6(也称为“筐”)具有与制造一个或多个基体16所需的液态金属的量相对应的体积。倾注装置6可以倾斜到一位置，以将液态金属倾注到浇道8中。浇道8将液态金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在模具(10)中制造的由球墨铸铁制成的物品(16)，其中，所述球墨铸铁包括以重量％计的以下元素：‑碳(C)，小于或等于3.65％，‑硅(Si)，介于3.3％至3.7％之间，可选地：‑磷(P)，≤0.1％，和/或‑锰(Mn)，≤0.6％，和/或‑铬(Cr)，≤0.2％，和/或‑钛(Ti)，≤0.15％，和/或‑硫(S)，≤0.05％，和/或‑镁(Mg)，介于0.005％至0.07％之间包括0.005％和0.07％，和/或铜(Cu)，≤0.3％，和/或镍(Ni)，≤0.4％，和/或钼(Mo)，≤0.02％，和/或铝(Al)，≤0.02％，和/或钒(V)，≤0.04％，剩余部分是铁(Fe)以及含量小于0.01％的不可避免的残留元素，其中，所述球墨铸铁具有小于或等于4.75％的碳当量CEQ＝C(％)+1/3 Si(％)+1/3 P(％)，并且其中，所述球墨铸铁具有大于或等于9.49J的回弹性(E)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.19 FR 16627811.在模具(10)中制造的由球墨铸铁制成的物品(16)，其中，所述球墨铸铁包括以重量％计的以下元素：-碳(C)，小于或等于3.65％，-硅(Si)，介于3.3％至3.7％之间，可选地：-磷(P)，≤0.1％，和/或-锰(Mn)，≤0.6％，和/或-铬(Cr)，≤0.2％，和/或-钛(Ti)，≤0.15％，和/或-硫(S)，≤0.05％，和/或-镁(Mg)，介于0.005％至0.07％之间包括0.005％和0.07％，和/或铜(Cu)，≤0.3％，和/或镍(Ni)，≤0.4％，和/或钼(Mo)，≤0.02％，和/或铝(Al)，≤0.02％，和/或钒(V)，≤0.04％，剩余部分是铁(Fe)以及含量小于0.01％的不可避免的残留元素，其中，所述球墨铸铁具有小于或等于4.75％的碳当量CEQ＝C(％)+1/3Si(％)+1/3P(％)，并且其中，所述球墨铸铁具有大于或等于9.49J的回弹性(E)。2.根据权利要求1所述的物品，其中，所述球墨铸铁具有特别是根据“夏比”冲击试验测量的回弹性(E)，所述回弹性在20℃下大于或等于10焦耳或者大于或等于11焦耳。3.根据权利要求1或2所述的物品，其中，所述球墨铸铁的硅(Si)含量介于3.4％至3.6％之间。4.根据前述权利要求中任一项所述的物品，其中，所述球墨铸铁的硅(Si)含量介于3.3％至3.7％之间、优选地介于3.5％至3.6％之间，并且特别地，其中，通过一种当将液态铁浇铸入所述模具(10)时成形面(24)不具有临时绝热材料或临时耐火材料(50)的制造方法来获得所述物品。5.根据权利要求1至3中任一项所述的物品，其中，所述球墨铸铁的硅(Si)含量介于3.3％至3.5％之间、优选地介于3.4％至3.5％之间，并且特别地，其中，通过一种在将熔铁浇铸入所述模具(10)的浇铸步骤之前将临时耐火材料(50)或临时绝热材料沉积在成形面(24)上的制造方法来获得所述物品。6.根据权利要求1至5中任一项所述的物品，其中，所述球墨铸铁的碳当量CEQ＝C(％)+1/3Si(％)+1/3P(％)介于4.3％至4.6％之间包括4.3％和4.6％、或者介于4.4％至4.6％之间包括4.4％和4.6％、并且优选地介于4.45％至4.55％之间包括4.45％和4.55％、特别地等于4.5％。7.根据前述权利要求中任一项所述的物品，其中，所述球墨铸铁具有大于470MPa、优选地大于500MPa、特别地大于530MPa的抗拉强度Rm。8.根据前述权利要求中任一项所述的物品，其中，所述球墨铸铁具有大于或等于7％、特别地大于或等于10％的断裂伸长率A。9.根据前述权利要求中任一项所述的物品，其中，所述球墨铸铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：法比安·布鲁内塞奥克斯，亚娜·纳塞德金娜，雷米·里姆林格，
申请(专利权)人：圣戈班穆松桥，
类型：发明
国别省市：法国,FR