一种耐热可锻铸铁材料及制备方法技术

本发明专利技术提供一种耐热可锻铸铁材料及其制备方法，该材料具有良好的性能。其制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该耐热可锻铸铁材料以可锻铸铁为基体，在基体上分布着中碳钢丝和铁丝形成的金属丝团，所用中碳钢丝及铁丝直径均为1-2mm，中碳钢丝和铁丝两者占材料的体积百分比为5-40%，金属丝团的直径为10-15cm。?

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料领域，涉及一种耐热可锻铸铁材料及其制备方法。
技术介绍
在金属材料领域中，耐热可锻铸铁作为低成本耐热材料一直受到普遍重视。CN87105171 —种用代铋合金生产可锻铸铁新工艺，其是用一种新型合金作为孕 育剂加入，能促成可锻铸铁坏件形成白口，代替传统的金属纯铋。该合金是由铜、铅、锡 冶金精炼时产生的烟尘或电解阳极泥中提出，在冶金精炼过程中富集为含铋15 30%， 铅60—70%并含少量其它元素的合金。炉前采用硅铁、铝与该合金复合孕育，可以实现 720 750°C范围低温退火，获得铁素体加石墨的黑心可锻铸铁。该合金价格仅为金属纯 铋的1/2 1/5。1997年沈阳工业大学学报第4期报道了古可成等对耐热可锻铸铁的耐热性研究。 合金成分中，Cr为2-5%，Si为4-5%。热处理制度为在1050°C左右保温5h，然后850°C左右 保温汕，后在600°C出炉。在950°C保温54h的氧化速度为0. 0075-0. 0207mg/cm2h,在950°C 保温150h的氧化速度为0. 0103-0. 1611mg/cm2h0尽管在可锻铁上采取措施，但是可锻铁韧 性不足。因此，对于材料耐热性的提高也受到了限制。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种耐热可锻铸铁材料，该材料具有 良好的性能。本专利技术的另一目的是提供一种耐热可锻铸铁材料的制备方法，该制备方法工艺简 单，生产成本低，适于工业化生产。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种耐热可锻铸铁材料，该材料以可锻铸铁为基体，在基体上分布着由中碳钢丝和铁 丝形成的金属丝团，所用中碳钢丝及铁丝直径均为l_2mm，材料中中碳钢丝与铁丝的长度相 当，金属丝团的直径为10-15cm，中碳钢丝和铁丝两者占材料的体积百分比为5-40% ；可锻铸铁基体的化学成分的重量百分含量C为2. 6% 2. 9%，Si为2. 8% 3. 3%, Mn 为 0. 4-0. 6%, Zr 为 0. 5-0. 7%, Y 为 0. 5-0. 7%, Ρ<0· 08%, S <0. 25%,其余为 Fe ；中碳钢丝的化学成分的重量百分含量为C为0. 3% 0. 53%，Si为0. 2% 0. 25%, Mn 为0. 5-0. 65%, P<0. 02%, S <0. 02%,其余为Fe，铁丝的化学成分的重量百分含量为C为 0. 05-0. 09%, Si 为 0. 2% 0. 3%, Mn 为 0. 25-0. 35%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余为 Fe。基体中还分布着化合物Ni3C、Ni3Si、Co2Si和Co3C颗粒。，其特征在于它包括以下步骤 镀镍中碳钢丝及镀钴铁丝的准备取直径为 0. 2-2mm、成分为 C 为 0. 3% 0. 53%, Si 为 0. 2% 0. 25%, Mn 为 0. 5-0. 65%, Ρ<0· 02%, S <0. 02%,其余为Fe的中碳钢丝；取直径为l_2mm、成分重量百分含量为C为0.05-0. 09，Si为0.洲 0. 3%，Mn为 0. 25-0. 35%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余为！^的铁丝；材料中中碳钢丝与铁丝的总体长度 相当，控制中碳钢丝和铁丝两者共占材料的体积百分比为5-40%;按常规方法在中碳钢丝 表面镀镍；按常规方法在铁丝表面镀钴；镀镍、镀钴层的厚度为50-500微米；按清洁球生产的常规方法将上述镀镍中碳钢丝及镀钴铁丝各取一根丝形成球状的混 合双丝金属丝团，金属丝团直径为10-15cm，将若干金属丝团放入铸型下型型腔中，金属丝 团的松紧程度由中碳钢丝和铁丝两者共占材料的体积百分比决定，保证金属丝团正好放满 铸型；布置完毕后，将铸型的上型盖于下型上，合箱完毕后等待铁水浇注；可锻铸铁材料基体的准备按重量百分含量C为2. 6% 2. 9%，Si为2. 8% 3. 3%, Mn 为 0. 4-0. 6%, Zr 为 0. 5-0. 7%, Y 为 0. 5-0. 7%, P<0. 08%, S <0. 25%,其余为 Fe 的可锻铸铁 进行配料；可锻铸铁原料在感应电炉中熔化，形成液态铁水，熔化温度为1450-1500°C ；将上述可锻铸铁铁水浇入装有金属丝团的干砂铸型，液态铁水将镀镍中碳钢丝及镀钴 铁丝包围，然后冷却凝固；然后将凝固得到的铸铁放入电炉中热处理加热到960-980°C，保 温5-9小时后随炉冷却，即得到以可锻铸铁为基的其中分布有金属丝团的耐热材料。本专利技术相比现有技术的有益效果如下1、本专利技术材料的中碳钢丝及镀钴铁丝自身具有相当的强度和较高的韧性。钢丝及镀钴 铁丝和可锻铁的基体都是铁。因此钢丝及镀钴铁丝和可锻铁很容易结合起来，形成很好的 冶金结合。这样，镀钴铁丝分布在脆性可锻铁中，对材料具有很好的增强增韧作用。中碳钢 丝分布在可锻铁中，大大提高了材料的耐热性能。2、可锻铁铁水进入铸型型腔与钢丝和镀钴铁丝表面的镍接触后，丝表面的Ni及 Co熔于铁水，铁水中的C、Si和钢丝及镀钴铁丝表面的Ni及Co反应形成比渗碳体硬度更 高的C和Ni及Co的特殊化合物Ni3Si、Co2Si、Ni3C和Co3C，分布于基体中。形成的这种 特殊化合物进一步提高了材料的耐热性。3、材料中的^ 对可锻铁的组织具有显著细化的作用，对于可锻铁的增韧有重要 的作用。另外C和^ 也会形成c和^ 化合物&(，有助于材料耐热性的提高。Υ和c反应 可形成稳定碳化物Y2C，有助于材料耐热性的提高。P、s为材料中的杂质，控制在允许的范围。4、本专利技术铸铁材料不用贵重稀土元素，材料成本低，制备工艺简便，生产成本低， 生产的合金材料性能好，而且非常便于工业化生产。本专利技术的铸铁材料性能见表1。附图说明图1为本专利技术实施例一制得的耐热可锻铸铁材料的金相组织。图1可以看到在可锻铸铁与金属丝结合良好。具体实施例方式以下各实施例仅用作对本专利技术的解释说明，其中的重量百分比均可换成重量g、kg 或其它重量单位。以下直径为l_2mm中碳钢丝及铁丝均为市购，镀层自行制作。实施例一镀镍中碳钢丝及镀钴铁丝的准备中碳钢丝成分的重量百分含量为C为0.3%，Si为0.2 Mn为0.5%，P<0. 02%, S <0. 02%,其余为Fe，直径为Imm0铁丝成分的重量百分含量为C为0. 05%，Si为0.觊，Mn为0.25 P<0. 02%, S <0. 025%,其余为狗，直径为1mm。所取中碳钢丝与铁丝的总体长度相当，中碳钢丝及铁丝占 材料的体积百分比为5%。中碳钢丝按常规方法表面镀镍；铁丝按常规方法表面镀钴，分别形成镀镍中碳钢 丝及镀钴铁丝。镀镍、镀钴层的厚度均为50微米；制备过程如下按清洁球生产的常规方法将上述镀镍中碳钢丝及镀钴铁丝各取一根丝形成球状的混 合双丝金属丝团(形成双丝金属丝团，可按洗碗用的清洁球或称钢丝球的方法制作)，金属 丝团直径为15cm，将若干金属丝团放入铸型下型型腔中，金属丝团的松紧程度由中碳钢丝 和铁丝两者共占材料的体积百分比决定，保证金属丝团正好放满铸型；布置完毕后，将铸型 的上型盖于下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐热可锻铸铁材料，该材料以可锻铸铁为基体，在基体上分布着由中碳钢丝和铁丝形成的金属丝团，所用中碳钢丝及铁丝直径均为１－２ｍｍ，材料中中碳钢丝与铁丝的长度相当，金属丝团的直径为１０－１５ｃｍ，中碳钢丝和铁丝两者占材料的体积百分比为５－４０％；可锻铸铁基体的化学成分的重量百分含量：Ｃ为２．６％～２．９％，Ｓｉ为２．８％～３．３％，Ｍｎ为０．４－０．６％，Ｚｒ为０．５－０．７％，Ｙ为０．５－０．７％，Ｐ＜０．０８％，Ｓ＜０．２５％，其余为Ｆｅ；中碳钢丝的化学成分的重量百分含量为：Ｃ为０．３％～０．５３％，Ｓｉ为０．２％～０．２５％，Ｍｎ为０．５－０．６５％，Ｐ＜０．０２％，Ｓ＜０．０２％，其余为Ｆｅ，铁丝的化学成分的重量百分含量为：Ｃ为０．０５－０．０９％，Ｓｉ为０．２％～０．３％，Ｍｎ为０．２５－０．３５％，Ｐ＜０．０２％，Ｓ＜０．０２５％，其余为Ｆｅ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王玲，赵浩峰，刘美玲，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：84