一種中硅鉬球墨鑄鐵及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及球墨鑄鐵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中硅鉬球墨鑄鐵及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鑄鐵是含碳量大于2. 11%的鐵碳合金，由工業(yè)生鐵、廢鋼等鋼鐵及其合金材料經(jīng) 過高溫熔融和鑄造成型而得到，除Fe外，還含及其它鑄鐵中的碳以石墨形態(tài)析出，若析出 的石墨呈球狀時的鑄鐵就叫球墨鑄鐵。球鐵鑄件差不多已在所有主要工業(yè)部門中得到應(yīng) 用，這些部門要求高的強度、塑性、韌性、耐磨性、耐嚴重的熱和機械沖擊、耐高溫或低溫、耐 腐蝕以及尺寸穩(wěn)定性等。特別是在汽車的排氣歧管技術(shù)領(lǐng)域，汽車的排氣歧管通過法蘭與 發(fā)動機相連，是排氣系統(tǒng)中溫度最高的部件。排氣歧管經(jīng)受高溫氣流的熱沖擊以及行駛過 程中的惡劣的氣候條件等，要求排氣歧管的材料更加耐熱，耐氧化。中硅鉬球鐵作為目前汽 車排氣歧管中最主要的材料，具有良好的高溫強度，熱疲勞性，優(yōu)異的抗氧化性，生長性和 高溫抗蠕變性，并且價格適中，可以大量運用于生產(chǎn)。但是由于汽車的發(fā)動機技術(shù)逐漸的進 步，發(fā)動機的功率和壓縮比逐漸增大，對于排氣管的耐熱耐沖擊要求慢慢增高，現(xiàn)有技術(shù)中 球鐵的性能已經(jīng)慢慢不能滿足要求，特別是有些中硅鉬鑄件結(jié)構(gòu)的限制，導(dǎo)致鑄件厚大部 位金相組織中石墨的球化不良，球化衰退等，嚴重降低了石墨的球化等級，影響了產(chǎn)品的質(zhì) 量，因此需要更好的材料來制造高性能的排氣歧管。
[0003] 申請?zhí)枮?01210425806. 6的發(fā)明公開了一種球墨鑄鐵、球墨鑄鐵活塞及其制 造工藝，所述球墨鑄鐵中各組分所占的質(zhì)量百分比為：碳（C) :3. 50%~3. 60%，硅（Si): 1. 90% ~2. 10%，0· 50% <M(Mn)彡 0· 60%，0 <磷（卩彡 0· 030%，0 < 硫以彡 0· 010%，銅 (Cu) :0· 50%~0· 60%，錸（RE) :0· 010%~0· 030%，鎂（Mg) :0· 030%~0· 050%，和其余 的鐵（Fe)。所述球墨鑄鐵活塞由上述球墨鑄鐵制得，其通過在粗成型的鐵型內(nèi)腔覆上一薄 層型砂，通過對鐵型的質(zhì)量、壁厚與覆砂層厚度的合理控制，使鑄件的充型、凝固和冷卻在 一個比較理想的條件下完成，最大限度地消除了產(chǎn)生鑄造缺陷的因素，從而大大提高了鑄 件的質(zhì)量。該球鐵同樣是應(yīng)用在耐熱耐沖擊技術(shù)領(lǐng)域，但是其鑄造件為結(jié)構(gòu)較簡單的活塞， 難以滿足排氣歧管的復(fù)雜工件類型。
[0004] 申請?zhí)枮?01310521664. 8的發(fā)明公開了一種含鈮富硅球墨鑄鐵制備方法，質(zhì)量 百分比為：C :2· 9 ~3. 4%，Si :4· 3 ~4· 8%，Mn :0· 1 ~I. 0%，P :0· 01 ~0· 04%，S :0· 01%，Mg : 0· 05 ~0· 1%，Cr :0 ~0· 2%，Cu :0 ~L 0%，Nb :0 ~0· 6%，Ce :0· 02 ~0· 03%，余量為 Fe 以 及不可避免的微量元素；通過原料熔煉、球化處理、孕育處理后制得；用本發(fā)明的方法所制 備的含鈮富硅球墨鑄鐵，球化率80%以上，石墨球均勻分布。該發(fā)明提高了硅的含量，其耐 磨性和強度有所提升，但是應(yīng)用在復(fù)雜工件時球化效果一般。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種中硅鉬球墨鑄鐵及其 生產(chǎn)方法，可以消除球化元素所造成的白口傾向，獲得無滲碳體的鑄件，增加石墨核心及數(shù) 量。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種中硅鉬球墨鑄鐵，各組分所占的質(zhì)量百分比為：C:3. 1~3. 3%，Si:3~5%，Mn:0~ 0· 3%，P:0 ~0· 07%，S:0 ~0· 02%，Μο:0· 5 ~L 2%，Mg:0. 025 ~0· 045%，余量為 Fe 以及不 可避免的微量元素。
[0007] -種上述中硅鉬球墨鑄鐵的生產(chǎn)方法，包括如下步驟： 1) 將配比好的生鐵、回爐料、廢鋼和鉬鐵按照比例，放置到中頻感應(yīng)電爐中熔煉，待鐵 水溫度達到1450~1480°C后，進行造渣，扒渣，保證鐵液純凈； 2) 控制鐵水出爐溫度在1500~1550°C，使用電子吊秤吊起澆包在爐子口進行出鐵，出 鐵重量為480~520kg ; 3) 在澆包內(nèi)加入稀土鎂系球化劑進行球化處理，加入的球化劑為鐵水質(zhì)量的0. 8~ 1. 2% ； 4) 在澆包內(nèi)加入硅鍶孕育劑進行孕育處理，加入的硅鍶孕育劑為鐵水質(zhì)量的0. 5~ 0. 8% ； 5) 控制鐵水溫度在1360~1460°C時進行澆注，在澆注過程中，采用硅鍶隨流孕育劑進 行第二次孕育處理，加入的硅鍶隨流孕育劑為鐵水質(zhì)量的〇. 1~〇. 2%。
[0008] 進一步的，步驟1)中配比好的生鐵、回爐料、廢鋼和鉬鐵所占的質(zhì)量百分比為：生 鐵20~30%，回爐料60~70%，廢鋼5~10%，鉬鐵0. 4~0. 6%。
[0009] 進一步的，所述稀土鎂系球化劑中各組分所占的質(zhì)量百分比為：Re :〇. 7~0. 8%， Mg :5· 5 ~6. 5%，Ca :2 ~2. 5%，Si :40 ~50%，Al :0· 4 ~0· 5%，Ba :2 ~2. 3%，其余為 Fe。
[0010] 進一步的，所述稀土鎂系球化劑的粒度為1~20mm。
[0011] 進一步的，所述硅鍶孕育劑中各組分所占的質(zhì)量百分比為：Si :75~76%，Sr : 1. 5 ~1. 6%，Al :0· 1 ~0· 15%，Ca :0· 08 ~0· 1%，其余為 Fe。
[0012] 進一步的，所述娃鎖孕育劑的粒度為0. 8~10mm。
[0013] 進一步的，所述硅鍶隨流孕育劑中各組分所占的質(zhì)量百分比為：Si :75~76%，Sr : 1. 5 ~1. 6%，Al :0· 1 ~0· 15%，Mg :1· 5 ~2%，Ca :0· 08 ~0· 1%，其余為 Fe。
[0014] 進一步的，所述硅鍶隨流孕育劑的粒度為0. 03~0. 3mm。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：首先對球墨鑄鐵中碳的含量進行提升，在選擇材料時生鐵 采用碳含量較高的生鐵，保證球鐵中碳的質(zhì)量百分比在規(guī)定的范圍內(nèi)，碳含量的提升有益 于球鐵內(nèi)碳化物的形成且數(shù)量得到保證，利于提高球鐵的強度和硬度。鉬是一種稀有的金 屬元素，能降低共晶轉(zhuǎn)變溫度，有細化共晶團的作用，鉬使鑄鐵內(nèi)生成的碳化物變得穩(wěn)定， 提高鑄件的強度，硬度，有效的提高了鑄件的耐熱性能，球鐵中鉬與碳相配合，碳當(dāng)量的提 高通過鉬的作用，使得球鐵內(nèi)石墨共晶團更加細密，保證鑄件有良好的鑄造性能。硅是強烈 的促石墨化元素，本發(fā)明中碳當(dāng)量較高，會使石墨變粗、數(shù)量增加，相應(yīng)的球鐵硬度會下降， 提高硅的含量，可以促使鑄鐵內(nèi)球狀石墨數(shù)量增加的同時，使得球狀石墨分布均勻，石墨等 級較高，與鉬相配合保證球狀石墨的細密度，大大提高了球墨鑄鐵的強度、硬度等性能。
[0016] 材料的熔煉采用中頻感應(yīng)電爐，是一種將三相工頻交流電，整流后變成直流電，再 把直流電變?yōu)榭烧{(diào)節(jié)的電流，供給由電容和感應(yīng)線圈里流過的交變電流，在感應(yīng)圈中產(chǎn)生 高密度的磁力線，并切割感應(yīng)圈里盛放的金屬材料，在金屬材料中產(chǎn)生很大的渦流，金屬自 身的自由電子在有電阻的金屬體里流動要產(chǎn)生熱量，可以實現(xiàn)對各個材料的熔煉，在生產(chǎn) 過程中升溫較快各個成分均勻，并且能夠?qū)θ蹮挼臏囟冗M行很好的控制，可以保證后續(xù)步 驟中對于溫度的監(jiān)控。出爐時的測溫可以用測溫槍在爐口測溫，可以對出爐溫度做到嚴格 的控制。
[0017] 稀土鎂系球化劑是含有稀土元素的硅鎂鐵合金，帶有多種球化劑的優(yōu)點，鎂是球 化能力最強的元素，稀土球化作用比較平穩(wěn)，可以不受其他反球化元素的影響。鈣作用平 穩(wěn)，但球化能力弱，三者協(xié)同作用可以對球鐵中較多的碳進行球化處理，效果更好。鍶在硅 鐵孕育劑中是最有效的促進孕育元素，在鑄鐵凝固的過程中，孕育劑通過增加石墨共晶生 長的核心數(shù)量來使過冷度降至最低，具有很強的降低白口的能力，且在球墨鑄鐵中該孕育 劑可增加初生石墨球鐵，能提高球鐵的質(zhì)量，消除白口缺陷，且本發(fā)明中采用隨流孕育劑進 行第二次孕育，效果更佳顯著。球化劑和孕育劑都制成顆粒狀，其粒度保證在合適的范圍 內(nèi)，可以快速均勻的融在鐵水中，尤其是隨流孕育劑，粒度最小為〇. 〇3_，可以使得孕育劑 很快進行融化，效果很好。
[0018] 本發(fā)明可以消除球化元素所造成的白口傾向，獲得無滲碳體的鑄件，增加石墨核 心及數(shù)量，使球徑變小、分布均勻、形態(tài)圓整、石墨等級高、細化共晶團、減少偏析，提高鑄件 的力學(xué)性能，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的球墨鑄鐵狀態(tài)； 圖2為未采用本發(fā)明的球墨鑄鐵狀態(tài)。
【具體實施方式】
[0020] 下面通過實施例一至實施例八對本發(fā)明做進一步說明。
[0021] 實施例一 本實施例提供了 一種中硅鉬球墨鑄鐵，各組分所占的質(zhì)量百分比為：C :3. 15%， Si:3. 5%，Μη:0· 3%，Ρ:0· 07%，S:0. 02%，M〇:0. 6%，Mg:0. 03,余量為 Fe 以及不可避免的微量元 素。
[0022] 上述中硅鉬球墨鑄鐵的生產(chǎn)方法，包括如下步驟： 1) 將配比好的生鐵、回爐料、廢鋼和鉬鐵按照比例，放置到中頻感應(yīng)電爐中熔煉，待鐵 水溫度達到1450~1480°C后，進行造渣，扒渣，保證鐵液純凈； 2) 控制鐵水出爐溫度在1520~1540°C，使用電子吊秤吊起澆包在爐子口進行出鐵，出 鐵重量為490~510kg ; 3) 在澆包內(nèi)加入稀土鎂系球化劑進行球化處理，加入的球化劑為鐵水質(zhì)量的1% ; 4) 在澆包內(nèi)加入硅鍶孕育劑進行孕育處理，加入的硅鍶孕育劑為鐵水質(zhì)量的0. 7% ; 5) 控制鐵水溫度在1390~1430Γ時進行澆注，在澆注過程中，采用硅鍶隨流孕育劑進 行第二次孕育處理，加入的硅鍶隨流孕育劑