一种低应力球墨铸铁及其铸造工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种低应力球墨铸铁及其铸造工艺，制得的球墨铸铁具有高碳当量和高硅碳比的特点，配合退火处理工艺，可有效的降低铸件的铸造残余应力，经过检测，8点随机残余应力平均值为18～25MPa，残余应力消减率为35.7～42.6％，应力均化度为25.9～28.4％，平均硬度为195.4～206.7HB，抗拉强度为290～310Mpa，弹性模量为110～130Gpa。

【技术实现步骤摘要】
一种低应力球墨铸铁及其铸造工艺
本专利技术涉及铸铁材料领域，尤其涉及一种低应力球墨铸铁及其铸造工艺。
技术介绍
现代装备对部件性能的要求越来越高，不但要求其具有良好的力学性能，同时还要求其具有一定的特殊性能，如一些重大装备的机身等重要部件要求具有良好的力学性能、导热性、减震性等，同时要求必须具有高尺寸稳定性，以保持部件的尺寸精度和精度保持性，从而实现整套装备的高精度和精度保持性。球墨铸铁具有良好的力学性能、导热性、减震性和切削性能，铸造工艺性能良好，可以铸造生产复杂铸件，且生产周期短，制造成本低，已作为重要的结构材料得到广泛应用。一般情况下，铸铁的强度和其铸造应力成正比，抗拉强度越高，铸造应力越大，变形就越大，尺寸稳定性就越差，特别是作为阀门使用，更要求具有足够的硬度、延伸性、屈服强度，除此之外，作为部分特殊环境用阀门，更要求具有优异的韧性。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术提供了一种低应力铸铁及其铸造工艺，以适用于各类球阀的使用。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种低应力球墨铸铁，化学成分设计，按重量百分比计算为：C3.01～3.15％，Cu0.77～0.92％，Si1.9～2.4％，Mn0.74～0.95％，P≤0.05～0.07％，S0.08％，Cr0.33％，Sn0.03%余量为Fe；碳当量为3.82～3.95％，高硅碳比为0.77～0.89%。一种低应力球墨铸铁的铸造工艺，包括以下步骤：1）配料：废钢55～75%、生铁10～20%、回炉料10～20%、增碳剂0.5%、孕育剂0.5%，余量为铁屑、除渣剂中的一种或其组合；2）将孕育剂预热到150℃后，连同其他配料送入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为1500～1600℃；3）对铁液进行化学成分调配；出炉时铁液化学成分质量百分比含量为：C3.01～3.15％，Cu0.77～0.92％，Si1.9～2.4％，Mn0.74％～0.95％，P≤0.05～0.07％，S0.08％，Cr0.33％，Sn0.03%余量为Fe；碳当量为3.82～3.95％，高硅碳比为0.77～0.89%；4）将铁液浇注入铸型，浇注温度为1400～1500℃，浇注完成后待铸件温度为150℃后进行退火处理，退火处理完成后待炉冷至室温即可取得低应力球墨铸铁。具体的，在步骤4）中，所述退火处理是以11～18℃/10min的升温速率加热至700～750℃后保温1～2h，然后以保持10℃/min的降温速率分别调整温度至550～600℃、450～520℃、350～400℃、220～280℃、80～150℃后保温1h，最后冷却至室温。更具体的，所述退火处理是以15℃/10min的升温速率加热至740℃后保温1.3h，然后以保持10℃/min的降温速率分别调整温度至560℃、500℃、380℃、260℃、120℃后保温1h，最后冷却至室温。更具体的，所述退火处理工艺中，每降温20℃保温10～30min。上述技术方案的有益之处在于：本专利技术提供了一种低应力球墨铸铁及其铸造工艺，制得的球墨铸铁具有高碳当量和高硅碳比的特点，配合退火处理工艺，可有效的降低铸件的铸造残余应力，经过检测，8点随机残余应力平均值为18～25MPa，残余应力消减率为35.7～42.6％，应力均化度为25.9～28.4％，平均硬度为195.4～206.7HB，抗拉强度为290～310Mpa，弹性模量为110～130Gpa。下面将结合具体实施方式对本专利技术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做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。具体实施方式实施例1一种低应力球墨铸铁，化学成分设计，按重量百分比计算为：C3.09％，Cu0.85％，Si2.1％，Mn0.84％，P≤0.05％，S0.08％，Cr0.33％，Sn0.03%余量为Fe；碳当量为3.88％，高硅碳比为0.77%。所述孕育剂采用Si～Ca。一种低应力球墨铸铁的铸造工艺，包括以下步骤：1）配料：废钢68%、生铁15%、回炉料15%、增碳剂0.5%、孕育剂0.5%，余量为铁屑、除渣剂中的一种或其组合；2）将孕育剂预热到150℃后，连同其他配料送入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为1560℃；3）对铁液进行化学成分调配；出炉时铁液化学成分质量百分比含量为：C3.09％，Cu0.85％，Si2.1％，Mn0.84％，P≤0.05％，S0.08％，Cr0.33％，Sn0.03%余量为Fe；碳当量为3.88％，高硅碳比为0.77%；4）将铁液浇注入铸型，浇注温度为1400～1500℃，浇注完成后待铸件温度为150℃后进行退火处理，退火处理完成后待炉冷至室温即可取得低应力球墨铸铁。具体的，在步骤4）中，所述退火处理是以15℃/10min的升温速率加热至740℃后保温1.3h，然后以保持10℃/min的降温速率分别调整温度至560℃、500℃、380℃、260℃、120℃后保温1h，最后冷却至室温。更具体的，所述退火处理工艺中，每降温20℃保温20min。依据中国人民共和国机械行业标准JB/T5926～2005中5.3条规定的残余应力检测法中的盲孔法检测，铸件未使用该工艺成形后的8点随机残余应力平均值为57MPa，经本专利技术制备成形的铸件，8点随机残余应力平均值为25MPa，残余应力消减率为42.6％，应力均化度为28.4％，平均硬度为206.7HB，抗拉强度为310Mpa，弹性模量为130Gpa。实施例2如实施例1所述的一种低应力球墨铸铁及其铸造工艺，其中部分工艺还可采用以下方案：在本实施例中，所述低应力球墨铸铁化学成分设计按重量百分比计算为：C3.09％，Cu0.85％，Si2.1％，Mn0.84％，P≤0.05％，S0.08％，Cr0.33％，Sn0.03%余量为Fe；碳当量为3.88％，高硅碳比为0.77%。在步骤2）中，所述熔炼温度为1600℃。在步骤4）中，所述退火处理是以15℃/10min的升温速率加热至740℃后保温1.3h，然后以保持10℃/min的降温速率分别调整温度至560℃、500℃、380℃、260℃、120℃后保温1h，最后冷却至室温。在步骤4）中，每降温20℃保温20min。依据中国人民共和国机械行业标准JB/T5926～2005中5.3条规定的残余应力检测法中的盲孔法检测，铸件未使用该工艺成形后的8点随机残余应力平均值为57MPa，经本专利技术制备成形的铸件，8点随机残余应力平均值为20MPa，残余应力消减率为37.8％，应力均化度为28.6％，平均硬度为198.4HB，抗拉强度为300Mpa，弹性模量为120Gpa。实施例3如实施例1所述的一种低应力球墨铸铁及其铸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低应力球墨铸铁，其特征在于,化学成分设计，按重量百分比计算为：C 3.01～3.15％，Cu 0.77～0.92％，Si 1.9～2.4％，Mn 0.74～0.95％，P≤0.05～0.07％， S0.08％，Cr 0.33％，Sn0.03%余量为Fe；碳当量为 3.82～3.95％，高硅碳比为0.77～0.89%。/n

【技术特征摘要】
1.一种低应力球墨铸铁，其特征在于,化学成分设计，按重量百分比计算为：C3.01～3.15％，Cu0.77～0.92％，Si1.9～2.4％，Mn0.74～0.95％，P≤0.05～0.07％，S0.08％，Cr0.33％，Sn0.03%余量为Fe；碳当量为3.82～3.95％，高硅碳比为0.77～0.89%。


2.基于权利要求1所述的一种低应力球墨铸铁的铸造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）配料：废钢55～75%、生铁10～20%、回炉料10～20%、增碳剂0.5%、孕育剂0.5%，余量为铁屑、除渣剂中的一种或其组合；
2）将孕育剂预热到150℃后，连同其他配料送入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为1500～1600℃；
3）对铁液进行化学成分调配；出炉时铁液化学成分质量百分比含量为：C3.01～3.15％，Cu0.77～0.92％，Si1.9～2.4％，Mn0.74％～0.95％，P≤0.05～0.07％，S0.08％，Cr0.33％，Sn0.03%余量为Fe；碳当量为3.82～3.95％，高硅碳比为0.77...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑石竹，张小坤，胡陈亮，张佳敏，林清辉，姚连河，
申请(专利权)人：长泰县海力机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35