一种铁素体基体灰铸铁及其制造方法和应用技术

本发明专利技术属于灰铸铁制备技术领域，具体涉及一种铁素体基体灰铸铁及其制造方法和应用。该铁素体基体灰铸铁的组分包括C、Si、Fe、S、P、Mn、Cr和Cu；各组分的用量为，C的质量分数为3.5

【技术实现步骤摘要】
一种铁素体基体灰铸铁及其制造方法和应用


[0001]本专利技术属于灰铸铁制备
，具体涉及一种铁素体基体灰铸铁及其制造方法和应用。

技术介绍

[0002]灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，因断裂时断口呈暗灰色，故称为灰铸铁，主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，是应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量80％以上。按基体组织的不同，灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁、珠光体
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铁素体基体灰铸铁和珠光体基体灰铸铁。
[0003]珠光体灰铸铁是在珠光体的基体上分布着均匀的片状石墨，其强度、硬度相对较高，常用于制造床身、机体等重要件。珠光体
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铁素体灰铸铁是在珠光体和铁素体混合的基体上，分布片状石墨，性能可满足一般机体要求，铸造性、减震性均佳，便于熔炼，是应用最广的灰铸铁。铁素体灰铸铁是以铁素体组织为基体片状石墨铸铁，强度和硬度低，相对前两种来说，应用领域较少。但是铁素体灰铸铁对特定领域来说具有非常重要的研究意义。如制锁领域，铸铁锁体越软越好加工，柔韧性越强，制造成本越低；汽车零部件制造活塞环方面，作为活塞环的磨环套，磨环套硬度越低，最终磨出的环的表面质量越好。
[0004]中国专利文献CN106591695A公开了一种高强韧铁素体基蠕墨铸铁材料及其制备方法，该铸铁材料中各元素含量为碳3.6
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3.7％、硅2.2
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2.4％、锰0.3
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0.5％、硫＜0.02％、磷＜0.07％、铜0.6
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0.7％、锡0.01<br/>‑
0.03％、铝0.35
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0.55％。该铁素体基蠕墨铸铁材料的硬度仍然较高，加工性能较差，不能满足制锁领域等要求低硬度的领域，且铁素体含量有待进一步提高。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中铁素体基体灰铸铁的硬度仍然较高、铸态下铁素体含量较低，保证铁素体含量需要经过高温退火处理等缺陷，从而提供了一种铁素体基体灰铸铁及其制造方法和应用。
[0006]为此，本专利技术提供了以下技术方案。
[0007]本专利技术提供了一种铁素体基体灰铸铁，其组分包括C、Si、Fe、S、P、Mn、Cr和Cu；其中，以质量分数计，各组分的含量如下：
[0008]C的质量分数为3.5
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4.0wt％；
[0009]Si的质量分数为2.3
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3.0wt％；
[0010]S的质量分数不大于0.1wt％；
[0011]P的质量分数不大于0.06wt％；
[0012]Mn的质量分数不大于0.4wt％；
[0013]Cr的质量分数不大于0.05wt％；
[0014]Cu的质量分数不大于0.2wt％；
[0015]余量为铁。
[0016]进一步地，所述铁素体基体灰铸铁，以质量分数计，各组分的含量如下：
[0017]C的质量分数为3.72
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3.9wt％；
[0018]Si的质量分数为2.6
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2.8wt％；
[0019]S的质量分数不大于0.03wt％；
[0020]P的质量分数不大于0.03wt％；
[0021]Mn的质量分数不大于0.3wt％；
[0022]Cr的质量分数不大于0.04wt％；
[0023]Cu的质量分数不大于0.1wt％；
[0024]余量为铁。
[0025]进一步地，以质量分数计，所述铁素体基体灰铸铁的组分包括，3.73％C、0.015％S、2.79％Si、0.02％P、0.12％Mn、0.015％Cr和0.01％Cu，余量为Fe。
[0026]进一步地，以质量分数计，所述铁素体基体灰铸铁的组分包括，3.88％C、0.022％S、2.65％Si、0.05％P、0.25％Mn、0.02％Cr和0.07％Cu，余量为Fe。
[0027]本专利技术还提供了一种上述铁素体基体灰铸铁的制造方法，包括以下步骤，各原料经熔炼形成铁水；
[0028]铁水孕育后得到铁液；
[0029]经重力铸造后得到所述铁素体基体灰铸铁。
[0030]所述重力铸造的步骤包括，在1340
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1380℃下，将铁液浇注至砂型中得到毛坯，毛坯表面温度降温至800
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950℃；缓慢降温3小时以上后得到灰铸铁。
[0031]所述重力铸造的步骤包括，在1340
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1380℃下，将铁液浇注至砂型中得到毛坯，铸造15
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30min，取出毛坯，此时毛坯表面温度降温至800
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950℃；再用采用干砂覆盖毛坯或者将毛坯置于未连通电源的保温箱中缓慢降温3h以上，冷却后得到灰铸铁。
[0032]所述铁水在孕育前的温度为1480
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1520℃。
[0033]此外，本专利技术还提供了上述铁素体基体灰铸铁或上述方法制得的铁素体基体灰铸铁在制锁领域、活塞环或日用品中的应用。
[0034]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0035]1.本专利技术提供的铁素体基体灰铸铁，该铁素体基体灰铸铁的组分包括C、Si、Fe、S、P、Mn、Cr和Cu；其中，各组分的用量为，C的质量分数为3.5
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4.0％，Si的质量分数为2.3
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3.0％，S的质量分数不大于0.1wt％，P的质量分数不大于0.06wt％，Mn的质量分数不大于0.4wt％，Cr的质量分数不大于0.05wt％，Cu的质量分数不大于0.2wt％，余量为Fe。本专利技术提供的灰铸铁中的珠光体的含量少，以铁素体基体为主，灰铸铁的硬度低。本专利技术采用高碳高硅可以得到较多的石墨组织；本专利技术采用特定用量的硅有助于生成更多的铁素体基体，硅固溶于铸铁中可以降低碳元素在铸铁中溶解量，减少共析转变时产生的二次碳化物，减少灰铸铁中珠光体的含量。磷和硫固溶于铁素体后会提高铁素体基体的硬度，且磷形成的磷共晶硬度极高，磷和硫过多不利于降低灰铸铁的硬度。本专利技术采用特定用量的硫可以减少硫元素对铁素体的固溶强化，降低铁素体基体硬度。铜是促进形成珠光体的元素，其用量过多不利于形成铁素体。锰和铬促使碳化物形成元素，铬更易形成碳化物，碳化物的存在会提高铸铁硬度，降低铸铁韧性，所以锰、铬要保持低含量。
[0036]现有技术得到的灰铸铁一般是珠光体和铁素体的混合组织，为了得到更多的铁素体组织，需要将铸件置于在高温条件下进行石墨化退火处理,即将铸件加热至760
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900℃进行保温、缓慢冷却的步骤，这样灰铸铁的珠光体组织转变为铁素体组织，降低铸铁的硬度，本专利技术提供的铁素体基体灰铸铁中的锰、铬、铜含量低，易得到的铁素体，形成的铁素体基体的硬度也较低，采用适量的硅也可以减少珠光体含量，因此，与现有技术相比，本专利技术的提供的灰铸铁在制造时，减少了一道退火工序，不需要高温退火处理，降低了制造成本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁素体基体灰铸铁，其特征在于，其组分包括C、Si、Fe、S、P、Mn、Cr和Cu；其中，以质量分数计，各组分的含量如下：C的质量分数为3.5
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4.0wt％；Si的质量分数为2.3
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3.0wt％；S的质量分数不大于0.1wt％；P的质量分数不大于0.06wt％；Mn的质量分数不大于0.4wt％；Cr的质量分数不大于0.05wt％；Cu的质量分数不大于0.2wt％；余量为铁。2.根据权利要求1所述的铁素体基体灰铸铁，其特征在于，以质量分数计，各组分的含量如下：C的质量分数为3.72
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3.9wt％；Si的质量分数为2.6
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2.8wt％；S的质量分数不大于0.03wt％；P的质量分数不大于0.03wt％；Mn的质量分数不大于0.3wt％；Cr的质量分数不大于0.04wt％；Cu的质量分数不大于0.1wt％；余量为铁。3.根据权利要求1或2所述的铁素体基体灰铸铁，其特征在于，以质量分数计，其组分包括，3.73％C、0.015％S、2.79％Si、0.02％P、0.12％Mn、0.015...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏世忠，侯起飞，江涛，高广东，邹悟会，刘祥志，宋建民，付君义，王勇，孙俊卫，王燕青，
申请(专利权)人：中原内配集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：