一种低温高韧性球墨铸铁的制备方法技术

本发明专利技术属于球墨铸铁材料铸造技术领域，公开了一种低温高韧性球墨铸铁的制备方法；包括采用高纯生铁、高纯低碳钢、同牌号的回炉料进行配料来制备铁水；采用球化剂Mg8Re3对铁水进行球化处理并浇注；之后采用球墨铸铁件热处理，通过控制升温和降温速率，得到球墨铸铁件；本发明专利技术通过球墨铸铁件热处理增强了球墨铸铁的低温冲击能力，降低硬度，改善切削加工性，保证材料符合低温球墨铸铁的各项性能，解决了球墨铸铁生产中现有技术对原铁水的球化处理效果不理想，影响球墨铸铁质量的问题。影响球墨铸铁质量的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种低温高韧性球墨铸铁的制备方法


[0001]本专利技术涉及球墨铸铁材料铸造
，具体为一种低温高韧性球墨铸铁的制备方法。

技术介绍

[0002]球墨铸铁简称球铁。它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨结晶而获得的。它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料。球墨铸铁主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。在这些合金中，含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。工业用铸铁一般含碳量为2％～ 4％。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1％～ 3％的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。
[0003]目前球墨铸铁QT400
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18 低温性能在国内一般要求温度达到
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40℃时的冲击功为最小值12J/cm2，在高寒环境下（
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60℃）对球墨铸铁的低温冲击国内还没有明确要求，随着高速列车的迅速发展，对球墨铸铁中低温韧性的全铁素体球墨铸铁的性能要求日益增高，要求产品性能符合在世界各个地域均不受影响，因此对球墨铸铁的性能要求上将原来
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20℃提高到
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50℃的冲击性能满足抗拉强度及屈服强度均不受影响，因此研制该材料迫在眉睫。
[0004]冲击韧性反映材料断裂时吸收的能量，也反映快速形变条件下，材料抵抗裂纹萌生、发展和断裂的能力。低温冲击韧性是一个材料的韧性指标，也就是说具有较高低温冲击韧性的球墨铸铁件在
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50℃时具有较高冲击韧性，脆
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韧性能转变温度较低，能够较好的克服冷脆。材料断裂往往是穿晶或沿晶断裂，材料晶粒内部或晶粒间有夹杂或夹杂物，削弱了材料的键合力，在冲击载荷作用下，经常形成为裂纹源，或裂纹传播的途径，降低材料的耐低温冲击能力，而材料晶粒内部或晶粒间的夹渣物是由过量的残 Mg 及残留 Re 的氧化物、硫化物造成的。

技术实现思路

[0005]本专利技术克服了现有技术的不足，提出一种低温高韧性球墨铸铁的制备方法；提高球墨铸铁的低温韧性。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的。
[0007]一种低温高韧性球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：S1制备优质铁水：1.1按重量比进行配料：高纯生铁占 75
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80％、高纯低碳钢占8
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12％、同牌号的回炉料占10
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15％，增碳剂0.2
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0.3％；高纯生铁中各种元素质量百分比为C≥3.9％，Si 0.4
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0.7％，Mn ≤0.1％，P ≤0.025％，Ti ≤0.025％，S ＜0.02%；所述高纯低碳钢中的P 及 S的质量百分比含量均＜0.02％，Ti＜0.02％。
[0008]1.2制备铁水：先将 1/3 的高纯生铁进行熔化，再把增碳剂和高纯低碳钢加入，边熔化边加入回炉料，之后加入剩余的高纯生铁，全部熔化至铁水。
[0009]1.3铁水完全熔化后用覆盖剂覆盖，进行升温；将熔化获得的铁水经过 1550℃高温过热，且用质量百分比为 0.4％ SiC 放入铁水表面倒包，待完全溶解后快速出炉。
[0010]S2球化处理：2.1将球化剂Mg8Re3放入到铁水包底凹槽内侧，Mg8Re3占铁水重量的1.2％
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1.3％。
[0011]2.2采用占铁水重量0.2％的覆盖合金罩住球化剂，之后采用占铁水重量1.0％的铁屑覆盖在覆盖合金的表面铺平捣实。
[0012]2.3出铁至铁水重量的2/3时，开始球化反应。
[0013]2.4待铁水球化反应结束时，随流加入0.8
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1.0％的孕育剂进行随流孕育。
[0014]2.5浇注：在铁水球化反应的整个浇注过程中，铁水表面用火山灰作为聚渣剂覆盖，出炉后进行扒渣。
[0015]S3球墨铸铁件热处理：3.1将铸件装炉，加热使铸件升温到 890℃
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910℃，保温2
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4h。
[0016]3.2随炉冷却至740℃
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760℃，保温1
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3h。
[0017]3.3随炉冷却至600℃
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630℃，球墨铸铁件出炉，空冷至常温。
[0018]优选的，步骤1.3中覆盖剂为粒度40
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70目的火山灰。
[0019]优选的，步骤3.1中铸件升温速度≤80℃/h。
[0020]优选的，步骤3.2和3.3中铸件随炉降温速度≤40℃/h。
[0021]本专利技术相对于现有技术所产生的有益效果为：本专利技术采用低熔点的 0.2％覆盖合金罩住低硅专用球化剂 Mg8Re3，并采用1.0％的铁屑覆盖原铁水的表面铺平捣实；待铁水球化反应即将结束时，随流加入0.8
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1.0％的孕育剂进行随流孕育；在铁水球化反应的整个浇注过程中，铁水表面用聚渣剂覆盖；解决了球墨铸铁生产中现有技术对原铁水的球化处理效果不理想，影响球墨铸铁质量的问题。
[0022]通过球墨铸铁件热处理增强了球墨铸铁的低温冲击能力，降低硬度，改善切削加工性，保证材料符合低温球墨铸铁的各项性能，生产工艺简单，生产成本较低，实用性强，具有较强的推广与应用价值。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合实施例详细说明本专利技术的技术方案，但保护范围不被此限制。
[0024]步骤一，将高纯生铁、高纯低碳钢以及同牌号的回炉料按照配比进行配料；配料按重量比例：高纯生铁占79％、废钢占10％、同牌号的回炉料占10.8％，增碳剂 0.2％；高纯生铁中各种元素质量含量分别控制在：C≥3.9％，Si：0.4
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0.7％，Mn ≤0.1％，P ≤ 0.025％，Ti ≤0.025％，S＜0.02；高纯低碳钢选用 1 寸至 2.5 寸的干净的钢管，钢管中微量元素质量总和小于0.1％，且 P 及 S 含量小于 0.02％，Ti 含量小于0.02％；先将 1/3 的高纯生铁放入无芯电磁感应炉炉底开始熔化，再把增碳剂加入上面，再将经抛丸过的钢管加入
炉中，然后边熔化边加入回炉料，保持炉料紧实检查熔化材料是否干燥，严禁混入密封管子之类物件易爆品 ；检查无误后，先加入干燥的三分之一生铁，启动中频电源，冷炉以低功率 300—500KW 预热，15分钟后，将功率逐渐加高熔化至铁水。
[0025]步骤二，铁水完全熔化后用覆盖剂覆盖，进行升温；覆盖剂采用粒度 40
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70 目火山灰。
[0026]步骤三，将熔化获得的铁水经过 1550本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温高韧性球墨铸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1制备铁水：1.1按重量比进行配料：高纯生铁占 75
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80％、高纯低碳钢占8
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12％、同牌号的回炉料占10
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15％，增碳剂0.2
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0.3％；高纯生铁中各种元素质量百分比为C≥3.9％，Si 0.4
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0.7％，Mn ≤0.1％，P ≤0.025％，Ti ≤0.025％，S ＜0.02%；所述高纯低碳钢中的P 及 S的质量百分比含量均＜0.02％，Ti＜0.02％；1.2制备铁水：先将 1/3 的高纯生铁进行熔化，再把增碳剂和高纯低碳钢加入，边熔化边加入回炉料，之后加入剩余的高纯生铁，全部熔化至铁水；1.3铁水完全熔化后用覆盖剂覆盖，进行升温；将熔化获得的铁水经过 1550℃高温过热，且用质量百分比为 0.4％ SiC 放入铁水表面倒包，待完全溶解后快速出炉；S2球化处理：2.1将球化剂Mg8Re3放入到铁水包底凹槽内侧，Mg8Re3占铁水重量的1.2％
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1.3％；2.2采用占铁水重量0.2％的覆盖合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：张进芳，樊阳阳，张建平，
申请(专利权)人：山西清慧胜凯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：