本发明专利技术涉及一种微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的制备方法，属于一种新型铸铁材料的制备方法，特别适用于生产超高强度发动机缸体、缸盖及其它超高强度高碳当量灰铸铁铸件。本发明专利技术采用以下步骤进行：1)选择的熔炼设备：150公斤～10000公斤中频感应电炉；2)熔炼工艺；3)合金加入工艺；4)强化剂一次加入工艺；5)强化剂二次加入工艺；6)孕育剂加入工艺；7)当浇注铁水包内铁水达到1200～14800℃，浇注缸体、缸盖等铸件。所制备的微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的标准试棒的抗拉强度达到了440兆帕，高于目前高强度高碳当量灰铸铁的强度。最终获得了一种微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的制备方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型铸铁材料的制备方法，特别是涉及一种主要用于生产超高强度发动机缸体、缸盖及其它超高强度高碳当量灰铸铁铸件的新型制备技术。
技术介绍
当前，节省资源、能源和减少环境污染是提高世界人们生活质量一大关键问题。为了减少汽车尾气排放。全世界在汽车设计上一直在努力提高发动机燃烧效率，导致发动机缸内的最大爆发压力越来越高，带来的瓶颈问题是对发动机缸体、缸盖的强度要求也越来越高。目前，迫切需求发动机缸体、缸盖的本体强度大于280兆帕(标准试棒的抗拉强度大于400兆帕)。由于灰铸铁具有良好的耐磨、耐热、耐氧化、耐腐蚀、耐酸碱和减震性。同时，与其它合金相比具有熔点低、充型性好、加工性好、生产设施和成型过程简单以及成本低廉的优势。因此，长期以来全世界大多数载重汽车、商用车的发动机缸体、缸盖一直采用灰铸铁生产，其比重在70%以上。但由于其极限强度较低，绝大多数缸体的本体强度在240兆帕以下。为了保持灰铸铁在发动机缸体、缸盖生产中的主导地位，必须提高其强度。因此，提高灰铸铁强度一直是世界铸铁界的重大理论与技术难题。为了解决这一瓶颈问题我们专利技术了“微合金化超高强度高碳当量灰铸铁”(申请号=201210223151.4，目前已公开。)。但要想生产出本体强度大于280兆帕的发动机缸体、缸盖，不仅需要专利技术出“微合金化超高强度高碳当量灰铸铁”的成分设计，而且还必须有新的制备方法来保证。因此，我们专利技术了。
技术实现思路
本专利技术的目的是:提供，采用新的制备方法获得的微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的初生奥氏体枝晶细化，珠光体层片厚度与片间距细小，石墨个数多、细小、弯曲。其强度高于目前高强度高碳当量灰铸铁的强度，标准试棒的抗拉强度大于400兆帕，最高达到了 440兆帕，保证了生产出的发动机缸体、缸盖的本体强度大于280兆帕。本专利技术的上述目的是这样实现的:，所述微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的重量百分比化学成分为:C:3.10 3.30，S1:1.90 2.50，Mn:0.20 0.40，P:0.02 0.04, S:0.08 0.11，Cr:0.20 0.30, Cu:0.50 0.60, Sn:0.02 0.05, RE:0.02 0.08，Ca:0.02 0.008，V:0.20 0.40，Ti:0.01 0.10，N:0.11 0.15，Zr:0.01 0.10，其制备方法按以下步骤进行:I)选择的熔炼设备:150公斤 10000公斤中频感应电炉； 2)熔炼工艺:根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的重量百分比化学成分要求:C:3.10 3.30，S1:1.90 2.50，Mn:0.20 0.40，P:0.02 0.04，S:0.08 0.11，按照比例将废钢、回炉高强度灰铸铁、石墨增碳剂、Si Fe、高C锰铁和FeS增硫剂加入中频感应电炉中；3)合金加入工艺:根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁重量百分比化学成分要求:Cr:0.20 0.30，Cu:0.50 0.60，Sn:0.02 0.05，炉料全部熔化后，加入适量的高C铬铁和纯Cu，铁水温度彡1500°C时，炉内加入含Sn量大于99重量百分比适量的纯Sn ；4)强化剂一次加入工艺:根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁重量百分比化学成分要求:RE:0.02 0.08，Ca:0.02 0.008, V:0.20 0.40，Ti:0.01 0.10，N:0.11 0.15，当铁水温度> 1520°C时，放出铁水，在中频电炉出铁槽的铁水流上加入适量的 RE-Ca-S1-V-T1-N 强化剂；5)强化剂二次加入工艺:根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁重量百分比化学成分要求:Zr:0.01 0.10，当铁水放出1/4时，将适量的Zr-Mn-Si强化剂投入到浇注铁水包中；6)孕育剂加入工艺:根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁重量百分比化学成分要求:Si:1.90 2.50，当浇注铁水包预热温度彡800°C时，将适量的S1-Fe孕育剂放在包底，出炉铁水将S1-Fe孕育剂熔化； 7)当浇注铁水包内铁水达到1200 14800°C，浇注铸件。步骤2)熔炼工艺中:所述废钢重量百分比为:含C量0.4 0.5，其余为Fe ；所述回炉高强度灰铸铁重量百分比为:含C:3.10 3.30，S1:1.90 2.50，Mn:0.20 0.40，P:0.02 0.04，S:0.08 0.11 ;所述石墨增碳剂重量百分比为:含C量大于98，其余为杂质；所述Si Fe重量百分比为:含Si量75，其余为Fe，Si Fe的加入量要留出孕育剂带来的Si含量，终Si量满足1.90 2.50 ;所述高C锰铁重量百分比为:含Mn量大于55，C量7.0 7.5，Si量1.0 2.0，其余为Fe。步骤3)合金加入工艺中:所述高C铬铁重量百分比为:含Cr量大于55，C量6.0 10.0，Si量3.0 5.0，其余为Fe ；所述纯Cu重量百分比为:含Cu量大于99 ;所述炉内加入适量的纯Sn重量百分比为:含Sn量大于99。步骤6)孕育剂加入工艺中:所述孕育剂的加入量使微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的终Si量重量百分比达到1.90 2.50。所制备的微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的初生奥氏体枝晶细化，珠光体层片厚度与片间距细小，石墨个数多、细小、弯曲。其强度高于目前高强度高碳当量灰铸铁的强度，标准试棒的抗拉强度大于400兆帕，最高达到了 440兆帕，保证生产出的发动机缸体、缸盖的本体强度大于280兆帕。目前，传统的高强度高碳当量灰铸铁的制备方法是:首先在中频感应炉内将高强度高碳当量灰铸铁的C、S1、Mn、P、S、Cr、Cu、Sn、V、N、Zr、Ti元素配好，熔化，当铁水温度> 1500°C时，在浇注铁水的浇注包底放好S1-Fe孕育剂，将> 1500°C的铁水放入包内，将S1-Fe孕育剂熔化，然后浇注铸件；或当前普遍采用的高强度高碳当量灰铸铁的制备方法是:首先在中频感应炉内将高强度高碳当量灰铸铁的C、S1、Mn、P、S、Cr、Cu、Sn元素配好，熔化，当铁水温度> 1500°C时，在浇注铁水的浇注包底放好RE-Ca-V-T1-N-Zr-Mn-Si强化剂和S1-Fe孕育剂，将> 1500°C的铁水放入包内，将强化剂和孕育剂熔化，然后浇注铸件。本专利技术新的微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的制备方法与目前传统的或普遍采用的高强度高碳当量灰铸铁制备方法相比，具有的主要技术优点是:在改善高强度高碳当量灰铸铁组织的和提高其强度方面均获得意想不到的效果。本专利技术新的制备方法使初生奥氏体枝晶、珠光体片间距更加细小、石墨个数增多、细小、弯曲(参阅附图说明图1-3所示)；标准试棒的抗拉强度得到大幅度提高，最高达到了 440兆帕。由主要技术优点带来的积极效果是解决了发动机缸体、缸盖的本体强度达不到280兆帕的瓶颈难题。同时，带来的经济成本优势将使超高强度高碳当量灰铸铁的生产成本低于加Mo合金化高强度高碳当量灰铸铁，每吨材料成本大约节省200-400人民币元。大规模产业化生产所带来的经济效益将是十分可观的。图例说明本专利技术新的微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的制备方法与目前普遍采用的高本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的制备方法，其特征在于，所述微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的重量百分比化学成分为：C：3.10～3.30，Si：1.90～2.50，Mn：0.20～0.40，P：0.02～0.04，S：0.08～0.11，Cr：0.20～0.30，Cu：0.50～0.60，Sn：0.02～0.05，RE：0.02～0.08，Ca：0.02～0.008，V：0.20～0.40，Ti：0.01～0.10，N：0.11～0.15，Zr：0.01～0.10，其制备方法按以下步骤进行：1)选择的熔炼设备：150公斤～10000公斤中频感应电炉；2)熔炼工艺：根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的重量百分比化学成分要求：C：3.10～3.30，Si：1.90～2.50，Mn：0.20～0.40，P：0.02～0.04，S：0.08～0.11，按照比例将废钢、回炉高强度灰铸铁、石墨增碳剂、Si～Fe、高C锰铁和FeS增硫剂加入中频感应电炉中；3)合金加入工艺：根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁重量百分比化学成分要求：Cr：0.20～0.30，Cu：0.50～0.60，Sn：0.02～0.05，炉料全部熔化后，加入适量的高C铬铁和纯Cu，铁水温度≥1500℃时，炉内加入含Sn量大于99重量百分比适量的纯Sn；4)强化剂一次加入工艺：根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁重量百分比化学成分要求：RE：0.02～0.08，Ca：0.02～0.008，V：0.20～0.40，Ti：0.01～0.10，N：0.11～0.15，当铁水温度≥1520℃时，放出铁水，在中频电炉出铁槽的铁水流上加入适量的RE?Ca?Si?V?Ti?N强化剂；5)强化剂二次加入工艺：根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁重量百分比化学成分要求：Zr：0.01～0.10，当铁水放出1/4时，将适量的Zr?Mn?Si强化剂投入到浇注铁水包中；6)孕育剂加入工艺：根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁重量百分比化学成分要求：Si：1.90～2.50，当浇注铁水包预热温度≥800℃时，将适量的Si?Fe孕育剂放在包底，出炉铁水将Si?Fe孕育剂熔化；7)当浇注铁水包内铁水达到1200～14800℃，浇注铸件。...
【技术特征摘要】
1.一种微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的制备方法，其特征在于，所述微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的重量百分比化学成分为:c:3.10 3.30，S1:1.90 2.50，Mn:0.20 0.40，P:0.02 0.04，S:0.08 0.11，Cr:0.20 0.30，Cu:0.50 0.60，Sn:0.02 0.05, RE:0.02 0.08, Ca:0.02 0.008, V:0.20 0.40, Ti:0.01 0.10, N:0.11 0.15，Zr:0.01 0.10，其制备方法按以下步骤进行: 1)选择的熔炼设备:150公斤 10000公斤中频感应电炉； 2)熔炼工艺:根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的重量百分比化学成分要求:C:3.10 3.30，Si:1.90 2.50，Mn:0.20 0.40，P:0.02 0.04，S:0.08 0.11，按照比例将废钢、回炉高强度灰铸铁、石墨增碳剂、Si Fe、高C锰铁和FeS增硫剂加入中频感应电炉中； 3)合金加入工艺:根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁重量百分比化学成分要求:Cr:0.20 0.30，Cu:0.50 0.60，Sn:0.02 0.05，炉料全部熔化后，加入适量的高C铬铁和纯Cu，铁水温度≥1500°C时，炉内加入含Sn量大于99重量百分比适量的纯Sn ； 4)强化剂一次加入工艺:根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁重量百分比化学成分要求:RE:0.02 0.08，Ca:0.02 0.008, V:0.20 0.40，Ti:0.01 0.10，N:0.11 0.15，当铁水温度≥ 1520°C时，放出铁水，在中频电炉出铁槽的铁水流上加入适量的 RE-Ca-S1-V-T1-N 强化剂； 5)强化剂二次加入工艺:根据微合金化超高强...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜启川，逄伟，王金国，邓刚，侯骏，刘国懿，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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