一种模具用低合金球墨铸铁的制备方法技术

本发明专利技术属于金属铸造技术领域，具体的说是一种模具用低合金球墨铸铁的制备方法。本发明专利技术适当提高硅含量促进石墨析出,加入钼和铜促进石墨化,增加珠光体含量,细化石墨,细化珠光体,适当降低锰含量,提高塑性。本发明专利技术公开的球墨铸铁材料，其抗拉强度≥600MPa，延伸率≥4％，硬度≥200HBW,无缺口冲击韧性≥20J/cm2。金相组织：基体为珠光体，珠光体≥95％，石墨球化率≥90％，石墨球大小≥7级，磷共晶≤1％。本发明专利技术制造的球墨铸铁生产工艺流程短，工艺窗口宽，可铸性和可加工性强，可大幅降低材料成本和加工成本，球墨铸铁质量稳定，其抗拉强度，硬度，抗氧化性及耐磨性均能满足压铸模具要求。采用本发明专利技术生产方法制造的模具零部件质量可靠，性能优越，成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种模具用低合金球墨铸铁的制备方法
本专利技术属于金属铸造
，具体的说是一种模具用低合金球墨铸铁的制备方法。
技术介绍
压铸模具材料和加工的价格决定了模具制造的成本,模具的成本影响产品的毛坯甚至成品价格,因此降低模具制造成本成为部分制造行业的重要任务.合金钢模具材料昂贵,材料加工去量多、加工成本高。相比于传统模具材料，球墨铸铁模具材料可以大幅降低材料成本和加工成本。普通球墨铸铁的抗拉强度、硬度、抗氧化性能及耐磨性不满足压铸模具的要求。
技术实现思路
本专利技术通过向球墨铸铁中增加少量合金元素来提高低合金球墨铸铁的机械性能，实现开发一种低成本、高性能的模具用低合金球墨铸铁的制备方法，解决了现有球墨铸铁存在的上述不足。本专利技术技术方案结合附图说明如下：一种模具用低合金球墨铸铁的制备方法，该制备方法包括以下步骤：步骤一、准备原材料；生铁：45—50％，废钢25—30％，球铁回炉料17—25％，锰铁0.3—0.8％，硅铁0.3—0.8％，钼铁0.1—0.5％，铜0.5—1.3％；步骤二、熔炼；将步骤一种所述生铁加入中频感应炉中熔炼，铁水熔化后依次加入步骤一中的废钢和球铁回炉料，待所有炉料熔化为合金液后，向合金液中添加锰铁、硅铁、钼铁和铜，当合金液温度达到1520℃后取样检测炉内化学成分，根据检测结果对合金液中烧损的化学成分进行添加，直至化学成分满足要求：碳:3.5％-3.8％，硅:2.1％-2.5％，锰：0.3％-0.5％，磷:≤0.02％，硫:≤0.01％，铜:0.5％-1.2％，钼:0.1％-0.5％，其余为铁，总量为100％；步骤三、球化、一次孕育处理；当步骤二中的合金液温度达到1520℃时检测炉内化学成分，1520—1550℃时出炉到球化包进行球化和孕育处理，在球化包放置1—1.5％球化剂，球化剂表面覆盖孕育剂，之后倒入步骤二中的合金液并盖住球化包包盖；步骤四、浇注及二次孕育处理；完成步骤三工序后，对液面表面的浮渣进行扒渣，待温度降至1350—1450℃后，进行浇注，浇注时进行随流孕育处理；步骤五、开箱及清理；铸件表面冷却至500-600℃后进行开箱，待完全冷却后清砂，去除浇注系统，获得产品；步骤六、机械加工；对步骤五得到的铸件按照设计三维进行机械加工，得到最终产品。步骤一中所述生铁的具体成分为：碳：4％—4.1％，硅：0.32％—0.35％，锰：0.03％—0.04％，磷：＜0.03％，硫：0.01—0.015％，其余为铁。步骤一中所述废钢的具体成分为：碳：0.44％—0.48％，硅：0.3％—0.35％，锰：0.45％—0.5％，硫：0.02—0.025％，其余为铁。所述步骤三中球化剂的具体成分为：镁：6—6.8％，铼：1.6—2.5％，硅：2.5—3.0％，其余为铁；球化剂粒径5-25mm。所述步骤三中孕育剂为75SiFe孕育剂和65SiBaFe孕育剂物理混合而成，比例为1:2，其粒径均为5-25mm。所述步骤四中孕育处理中所用孕育剂为65SiBaFe孕育剂，其粒径为0.1—0.4mm。本专利技术的有益效果为：1)本专利技术制造的球墨铸铁生产工艺流程短，工艺窗口宽，可铸性和可加工性强，可大幅降低材料成本和加工成本，球墨铸铁质量稳定，其抗拉强度，硬度，抗氧化性及耐磨性均能满足压铸模具要求。2)采用本专利技术生产方法制造的模具零部件质量可靠，性能优越，成本低廉。附图说明图1为本专利技术所述一种模具用低合金球墨铸铁的样块石墨形态图；图2为本专利技术所述一种模具用低合金球墨铸铁的样块珠光体形态图。具体实施方式参阅图1、图2，图1为一种模具用低合金球墨铸铁的样块石墨形态图，球化级别1-2级，X100；图2为一种模具用低合金球墨铸铁的样块珠光体形态图，珠光体含量95％以上，X100。一种模具用低合金球墨铸铁，按重量百分比计由以下元素组成：碳:3.5％—3.8％，硅:2.1％—2.5％，锰：0.3％—0.5％，磷:＜0.02％，硫:＜0.01％，铜:0.5％—1.2％，钼:0.1％—0.5％，其余为铁，总量为100％。模具球铁铸件的性能要求，即抗拉强度≥600MPa，延伸率≥4％，硬度≥200HBW,无缺口冲击韧性≥20J/cm2，对上述成分配比进行选择分析如下：碳元素的选择：选择3.5％-3.8％的碳当量，石墨能充分的析出、球化，可以明显提高材料的强度和塑性。采用2.1％-2.5％的硅含量，可以促进石墨析出，降低白口倾向，提高铸件强度。锰元素选择0.3％-0.5％可以保证基体中珠光体的含量且能抑制偏析和形成晶间碳化物，可温和的提高材料的塑性和韧性。磷元素选择低于0.05％，可以抑制晶间磷共晶的形成，有助于提高材料的塑性和韧性。硫元素选择低于0.01％，可以减少球化元素的烧损，保证材料的球化率，提高材料的强度。钼元素控制在0.1-0.5％，可以细化和稳定珠光体，细化石墨，但会提高白口化倾向，通过上述硅元素的加入得以控制。铜元素控制在0.5-1.2％，可以促进石墨化程度，增加珠光体数量，且有温和的细化石墨、细化珠光体作用，能够较好的抵消加入钼引起的白口化倾向。通过上述化学成分的控制，使得该模具用低合金球墨铸铁铸件可满足：一、附铸试块金相组织：基体为珠光体，珠光体≥95％，石墨球化率≥90％，石墨球大小≥7级，磷共晶≤1％。二、力学性能：抗拉强度≥600MPa，延伸率≥4％，硬度≥200HBW,无缺口冲击韧性≥20J/cm2。三、铸件本体样金相：基体为珠光体，珠光体≥95％，石墨球化率≥90％，石墨球大小≥7级。一种模具用低合金球墨铸铁的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：步骤一、准备原材料；根据上述元素准备原材料，具体为生铁：45—50％，废钢25—30％，球铁回炉料17—25％，锰铁0.3—0.8％，硅铁0.3—0.8％，钼铁0.1—0.5％，铜0.5—1.3％。所述生铁的具体成分为：碳：4％—4.1％，硅：0.32％—0.35％，锰：0.03％—0.04％，磷：＜0.03％，硫：0.01—0.015％，其余为铁。所述废钢的具体成分为：碳：0.44％—0.48％，硅：0.3％—0.35％，锰：0.45％—0.5％，硫：0.02—0.025％，其余为铁。步骤二、熔炼；将步骤一种所述生铁加入中频感应炉中熔炼，铁水熔化后依次加入步骤一中的废钢和球铁回炉料，待所有炉料熔化为合金液后，向合金液中添加锰铁、硅铁、钼铁和铜，当合金液温度达到1520℃后取样检测炉内化学成分，根据检测结果对合金液中烧损的化学成分进行添加，直至化学成分满足要求碳:3.5％-3.8％，硅:2.1％-2.5％，锰：0.3％-0.5％，磷:≤0.02％，硫:≤0.01％，铜:0.5％-1.2％，钼:0.1％-0.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模具用低合金球墨铸铁的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：/n步骤一、准备原材料；/n生铁：45—50％，废钢25—30％，球铁回炉料17—25％，锰铁0.3—0.8％，硅铁0.3—0.8％，钼铁0.1—0.5％，铜0.5—1.3％；/n步骤二、熔炼；/n将步骤一种所述生铁加入中频感应炉中熔炼，铁水熔化后依次加入步骤一中的废钢和球铁回炉料，待所有炉料熔化为合金液后，向合金液中添加锰铁、硅铁、钼铁和铜，当合金液温度达到1520℃后取样检测炉内化学成分，根据检测结果对合金液中烧损的化学成分进行添加，直至化学成分满足要求：碳:3.5％-3.8％，硅:2.1％-2.5％，锰：0.3％-0.5％，磷:≤0.02％，硫:≤0.01％，铜:0.5％-1.2％，钼:0.1％-0.5％，其余为铁，总量为100％；/n步骤三、球化、一次孕育处理；/n当步骤二中的合金液温度达到1520℃时检测炉内化学成分，1520—1550℃时出炉到球化包进行球化和孕育处理，在球化包放置1—1.5％球化剂，球化剂表面覆盖孕育剂，之后倒入步骤二中的合金液并盖住球化包包盖；/n步骤四、浇注及二次孕育处理；/n完成步骤三工序后，对液面表面的浮渣进行扒渣，待温度降至1350—1450℃后，进行浇注，浇注时进行随流孕育处理；/n步骤五、开箱及清理；/n铸件表面冷却至500-600℃后进行开箱，待完全冷却后清砂，去除浇注系统，获得产品；/n步骤六、机械加工；/n对步骤五得到的铸件按照设计三维进行机械加工，得到最终产品。/n...

【技术特征摘要】
1.一种模具用低合金球墨铸铁的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、准备原材料；
生铁：45—50％，废钢25—30％，球铁回炉料17—25％，锰铁0.3—0.8％，硅铁0.3—0.8％，钼铁0.1—0.5％，铜0.5—1.3％；
步骤二、熔炼；
将步骤一种所述生铁加入中频感应炉中熔炼，铁水熔化后依次加入步骤一中的废钢和球铁回炉料，待所有炉料熔化为合金液后，向合金液中添加锰铁、硅铁、钼铁和铜，当合金液温度达到1520℃后取样检测炉内化学成分，根据检测结果对合金液中烧损的化学成分进行添加，直至化学成分满足要求：碳:3.5％-3.8％，硅:2.1％-2.5％，锰：0.3％-0.5％，磷:≤0.02％，硫:≤0.01％，铜:0.5％-1.2％，钼:0.1％-0.5％，其余为铁，总量为100％；
步骤三、球化、一次孕育处理；
当步骤二中的合金液温度达到1520℃时检测炉内化学成分，1520—1550℃时出炉到球化包进行球化和孕育处理，在球化包放置1—1.5％球化剂，球化剂表面覆盖孕育剂，之后倒入步骤二中的合金液并盖住球化包包盖；
步骤四、浇注及二次孕育处理；
完成步骤三工序后，对液面表面的浮渣进行扒渣，待温度降至1350—1450℃后，进行浇注，浇注时进行随流孕育处理；
步骤五、开箱及清理；
铸件表面冷却至500-600℃后进行开箱，待完全冷却后清...

【专利技术属性】
技术研发人员：任玉虎，李志刚，李亚虎，李健，马林，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，一汽铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22