一种铸态铁素体球墨铸铁件的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铸态铁素体球墨铸铁铸件的制备方法，其包括熔炼、球化、孕育、浇注得到铸铁件的步骤，其中铸铁件的成分为C：3.4

【技术实现步骤摘要】
一种铸态铁素体球墨铸铁件的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种铸态铁素体球墨铸铁件的制备方法，属于铸铁制造的


技术介绍

[0002]有关铸态铁素体球墨铸铁的技术研究最早于20世纪70年代左右便已经在国外开始，我国在1990年左右开始进行铸态铁素体球墨铸铁的相关研究。铁素体球墨铸铁因具有优异的机械性能，而受到较多关注，广泛应用于各类机械零部件，特别是低温工况下工作的部件。而通常的球墨铸铁铸态组织为铁素体和珠光体组织，为了获得全铁素体组织，便需要对铸锭作进一步的热处理。因此，生产铸态铁素体球墨铸铁的经济优势便显而易见了，其无需热处理便可获得优异的力学性能，省略了热处理工序，提高了生产效率，降低了生产成本，节约了人力物力财力。
[0003]Mg和RE均是球墨铸铁必不可少的球化元素，但同时也是反石墨化元素。由于不经过热处理，在铸态铁素体球墨铸铁生产过程中，Mg和RE的含量控制便显得格外重要。RE和Mg含量过多，则白口(渗碳体)倾向严重，石墨化效果得不到保证，RE和Mg含量过少，则球墨铸铁球化效果无法保证。在铸态铁素体球墨铸铁生产中，很难兼顾球化效果和石墨化效果，因此，需要对RE和Mg含量进行精确的控制，这无疑加大了生产难度并且经济性受限。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种铸态铁素体球墨铸铁件的制备方法，即使在较高的RE和Mg含量下，也能够在不进行热处理的情况下获得石墨化效果、球化效果优异的球墨铸铁件。使得铸态铁素体球墨铸铁件在生产过程中RE和Mg含量的范围更为宽泛，并且降低了生产过程控制的难度，成本优势显著。特别的，对于高RE和Mg含量的铸态铁素体球墨铸铁，通过本专利技术的方法可以在确保球化效果的同时确保石墨化效果。
[0005]下面详细介绍实现本专利技术技术目的的技术手段。
[0006]本专利技术提供一种铸态铁素体球墨铸铁件的制备方法，包括熔炼、球化、孕育、浇注得到铸铁件的步骤，其中铸铁件的成分为C：3.4
‑
3.9％、Si：2.1
‑
3.0％、Mn≤0.25％、P≤0.05％、S≤0.05％，RE：0.02
‑
0.07％、Mg：0.03
‑
0.09％，余量为Fe和不可避免的杂质，所述铸铁件具有均匀的壁厚，浇注完成后，控制铸铁件壁厚H和RE、Mg含量以及落砂时间T满足以下关系式：
[0007]12.5H
1/2
×
e
10.5(0.55Mg+1.95RE)
≥T≥12.5H
1/2
×
e
7.5(0.55Mg+1.95RE)
；
[0008]式中：铸铁件壁厚H单位为mm，落砂时间T单位为min。
[0009]如本领域技术人员已知的，铸态铁素体球墨铸铁的成分通常比较简单，本专利技术同样遵循该规律，采用常规的C、Si、Mn含量设计。而在现有技术生产中为了确保石墨化效果、球化效果以及铸态组织，需要对RE和Mg的含量进行精确控制，工艺窗口较窄。
[0010]本专利技术的专利技术人在生产实践过程中发现，当铸铁件浇筑完毕后，在落砂过程中，落砂时间越长则铸铁件的保温时间越长，石墨化效果越充分，但是球墨长大趋势明显，球墨大
小变得不可控；落砂时间越短则铸铁件的保温时间越短，虽然球化效果得以保证，但是石墨化效果不够充分，石墨化不能满足要求。专利技术人发现对于壁厚均匀的铸铁件，根据不同的铸铁件控制壁厚H、浇注后铸铁件的落砂时间T与RE、Mg之间的关系，能够确保在宽泛的RE和Mg范围内兼顾球化效果和石墨化效果。这样，可以在较宽的工艺窗口下生产铸态铁素体球墨铸铁件，简化了生产过程，建立了成本优势。特别是，当为了确保球化效果需要在成份中添加较高的RE和Mg时，通过本专利技术的方法，仍然能够生产得到球化效果和石墨化效果均满足要求的铸态铁素体球墨铸铁件。
[0011]需要说明，该方法适用于壁厚均匀的铸态铁素体球墨铸铁件，特别是对于壁厚在300mm以下的铸铁件来说技术效果是十分显著的，优选的，铸铁件的厚度为3
‑
260mm，更优选5
‑
200mm，特别优选10
‑
150mm，15
‑
100mm，20
‑
80mm。
[0012]如前所述，C、Si、Mn均是铸态铁素体球墨铸铁常用元素，其作用也是本领域技术人员已知的，此处不再赘述。
[0013]对于不可避免的杂质元素，除P、S之外，还可以列举Sn、Sb等，其含量限制在越低越好，例如低于0.008％，但是出于成本考虑优选在0％以上，即，0＜Sn≤0.008％，0＜Sb≤0.008％。
[0014]RE和Mg均是促进球化的元素，但它们促进白口组织生成，对石墨化具有负面作用，因此，通常的铸态铁素体球墨铸铁中需要对RE和Mg的含量进行严格控制，而通过本专利技术的方法，扩大了RE和Mg的含量窗口，本专利技术的铁素体铸态球墨铸铁件中RE：0.02
‑
0.07％、Mg：0.03
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0.09％，特别的，通过这样的制备方法允许铸态铁素体球墨铸铁中含有更高的RE和Mg含量，如RE为0.040
‑
0.065％或0.045
‑
0.07％、Mg：0.05
‑
0.08％或0.05
‑
0.09％的条件下依然能够获得符合要求的球化级别和石墨化效果。
[0015]本专利技术的铸态铁素体球墨铸铁件的铸态组织中铁素体的面积率为90
‑
100％，铸铁件的球化等级为1
‑
3级，石墨大小级别为6
‑
7级，渗碳体数量不高于2％，较低的渗碳体数量说明铸铁件的基本上消除了白口倾向，证明其取得了较好的石墨化效果。
[0016]对于本专利技术的制备方法，还可以遵照以下参数对制备工序进行控制，其并不作为对本专利技术精神实质的限制。
[0017]采用中频感应电炉熔炼，熔炼温度1525
‑
1555℃，合适的熔炼温度可以使石墨在铁液中充分扩散，保证铁液凝固时重新结晶析出细小石墨，对于确保石墨化效果有利。
[0018]在球化过程中，优选采用堤坝式铁水包，使用茶壶式浇包通过堤坝式冲入法进行球化处理，将球化剂放入靠近浇包一侧的堤坝内，上面覆盖部分孕育剂，球化反应结束后，再将部分孕育剂放入铁水表面进行二次孕育，浇注时加入部分孕育剂进行随流孕育。通过球化工序的改进以及多种孕育方式的复合，可以确保优异的球化效果和孕育效果，对于获得符合要求的球化级别以及石墨化效果是有利的。
[0019]作为非限定性的描述，球化剂选择FeSiMg8RE5，粒度为6
‑
12mm，孕育剂为75SiFe孕育剂，孕育剂粒度为0.8
‑
3.2mm。合适的球化剂和孕育剂粒度对于球化和石墨化效果是重要的，其对于获得符合要求的球化级别以及石墨化效果是有利的。
[0020]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸态铁素体球墨铸铁件的制备方法，其特征在于：包括熔炼、球化、孕育、浇注得到铸铁件的步骤，其中铸铁件的成分为C：3.4
‑
3.9％、Si：2.1
‑
3.0％、Mn≤0.25％、P≤0.05％、S≤0.05％，RE：0.02
‑
0.07％、Mg：0.03
‑
0.09％，余量为Fe和不可避免的杂质，所述铸铁件具有均匀的壁厚，浇注完成后，控制铸铁件壁厚H和RE、Mg含量以及落砂时间T满足以下关系式：12.5H
1/2
×
e
10.5(0.55Mg+1.95RE)
≥T≥12.5H
1/2
×
e
7.5(0.55Mg+1.95RE)
；式中：铸铁件壁厚H单位为mm，落砂时间T单位为min。2.根据权利要求1所述的一种铸态铁素体球墨铸铁件的制备方法，其特征在于，铸铁件的铸态组织中铁素体的面积率为90
‑
100％。3.根据权利要求1所述的一种铸态铁素体球墨铸铁件的制备方法，其特征在于，铸铁件的球化等级为1

【专利技术属性】
技术研发人员：帅德军，帅德国，胡楚宁，帅莉，
申请(专利权)人：襄阳金耐特机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：