专利名称：铁锅用耐蚀铸铁及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于一种耐腐蚀铸铁材料及其制造工艺。
铁锅是传统的家庭烹饪用具，使用非常频繁，当作为炒锅使用时，较多接触的是酸、碱、盐这些介质，使用过程中，还需加热到一定温度，因此，对铸铁的耐腐蚀性能、机械性能和外观质量都提出了更高的要求。
而已有的铸铁锅一般采用普通灰口铸铁铸造，这种灰口铸铁不耐潮湿大气，尤其是海洋气候的腐蚀、更不耐烹饪食物所用的酸、碱盐等各种调味料的腐蚀，且这种灰口铸铁的强度和硬度低，因此，由普通灰口铸铁制成的铸铁锅，特别是电炒锅锅体极易被腐蚀，使用寿命短，且锈迹斑斑，外观质量差，不适宜作现代家庭用烹饪用具，更不能满足出口电炒锅的要求。
本发明的目的在于提供一种使用合金符合国家食品卫生标准，耐酸、碱、盐溶液腐蚀，强度和硬度超过普通灰口铸铁的铁锅用耐腐蚀铸铁材料及其制造工艺。
本发明的目的采取以下措施得以实现调整铸铁的化学成份，采用添加微量合金元素和使各合金元素间有一良好配合的方法来增强材料的抗蚀能力。
铸铁在潮湿空气、酸、碱、盐溶液中，主要是由于电化学腐蚀而引起破坏。这是由于铸铁中存在着铁素体，渗碳体和石墨等三个不同的相，在电解质溶液中具有不同的电位而造成腐蚀电动势所引起的。
为提高铸铁的耐腐蚀性，主要采用添加合金元素，用以改变基体与其他相之间的电极电位差，使合金表面形成良好的保护膜;改变各相之间的相对数量;改变石墨的大小、数量、消除有害杂质元素，减少点蚀源等措施。
根据上述原理，本发明采用在普通灰口铸铁中加入合金元素铬和铜，并严格控制含硫量，以期达到提高铸铁耐蚀性的目的;除此以外，还兼顾到材料应具有较好的铸造性能和机械性能，适当调整好碳当量及碳、硅含量的匹配，并使合金化过程宜于冲天炉的生产。
根据大量研究和实验，确定本发明之铁锅用耐蚀铸铁材料的化学成份主要含有C、Si、Mn、Cr、Cu并允许少量P、S杂质存在，其成份按重量百分比含量为C3.2～4.0，Si1.5～3.0，Mn0.4～1.2，Cr0.4～1.6，Cu0.2～1.2，有害元素S＜0.2 P＜0.2其余为Fe。
由于铬是易钝化的元素，将铬加到铸铁中这种特性也将会带给合金，使铸件表面形成保护膜。
铸铁中加入适量的铜，其所起的作用与在钢中的作用类似，能在钝化膜的下面形成富铜的保护层，以抵抗还原介质的侵蚀。此外，加入铜还能起到细化石墨，使组织中珠光体得到强化的作用。从而增强铸铁的强度和硬度。
同时，铬和铜的加入，能适当提高铸铁基体的电极电位，使组成腐蚀原电池的电动势减小，使材料因微电池作用而造成的电化腐蚀得到减缓。
铬是反石墨化元素，当其加入量小于1.5%时，铸铁基本是灰口组织，若加入量太大，会使铸铁脆性增加，成本上升，故本发明的耐蚀铸铁材料中，铬含量取0.4～1.6%。
铜的含量若太多，有铜相析出，造成铜脆，太少，又起不到上述的保护作用，据实验，本发明的耐蚀铸铁中，铜含量取0.2～1.2%。
碳和硅都是使铸铁石墨化和基体铁素体化的元素，碳与硅的含量影响着材料的结晶过程、金相组织、铸造性能和机械性能，这些往往从铸铁的碳当量来判断。一般，铸铁的碳当量取C·E%＝4.3%时，其工艺性能最好。本发明除了考虑上述因素外，着重考虑到材料的耐腐蚀性，鉴于此，本发明的耐蚀铸铁材料的碳当量取C·E%＝4.2～4.5%。在此基础上，适当提高硅的含量，以增强铸铁的耐蚀性。这是由于铬的加入，使铸件表面形成抗蚀的保护膜，再加以适当高的硅含量的配合，也起到形成保护膜的作用，并与铬一起形成一道屏障层，以阻止腐蚀的继续进行。为此，本发明耐蚀铸铁材料中，硅含量取1.5～3.0%，碳含量取3.2～4.0%。
磷的含量在铸铁中不宜过高，当磷含量过高，在晶界上会形成三元磷共晶，便铸铁变脆，但有时为了增加铸铁的耐磨性，允许含有一定量。本发明耐蚀铸铁中，磷的含量为＜0.2。
铸铁中硫含量须严格控制，因为在铸件中硫以硫化物形式存在，往往作为点蚀源而使铸件在介质中加速腐蚀。破坏了铸件表面钝化膜的致密程度，成为一个个活性点，因而使铸件表面透迹斑斑，影响了产品的外观质量。为此本发明耐蚀铸铁中，S的含量控制在＜0.2%。
铸铁中的锰除了能强化基体外，主要是为了平衡铸铁中的有害元素硫。
根据实验，本发明耐蚀铸铁材料中，锰加入的平衡量为1.7+0.3，故锰的加入量取0.4～1.2%为宜。
实施例经深入研究并经实验验证，本发明之铁锅用耐蚀铸铁材料推荐成份如下实施例一其成份重量百分比含量为C3.2～3.6，Si1.5～2.0，Mn0.4～0.8，Cr0.4～1.2Cu0.2～0.6，有害元素，P＜0.15，S＜0.1，其余为Fe。
实施例二铁锅用耐蚀铸铁，其成份按重量百分比含量为C3.6～4.0，Si2.0～3.0，Mn0.8～1.2，Cr1.2～1.6，Cu0.6～1.2，有害元素P＜0.1，S＜0.05，其余为Fe。
实施例三铁锅用耐蚀铸铁，其成份按重量百分比含量为C3.6～3.8，Si1.7～2.1，Mn0.6～0.8，Cr0.8～1.1，Cu0.4～0.5，S＜0.05，P＜0.1，其余为Fe。
本发明之铁锅用耐蚀铸铁材料具有以下优点
1、耐腐蚀性能大大优于现有铁锅用铸铁材料。据高温均匀腐蚀和室温均匀腐蚀试验结果，无论是在醋酸溶液或食盐溶液或碱溶液中，本发明之铁锅用耐蚀铸铁材料的耐蚀性均优于原铁锅材料，详见下表，表中设原铁锅材料的耐蚀性为1。
表1 本发明材料与原铁锅材料耐蚀性对比表
2、机械性能优于原铁锅材料。将本发明耐蚀铸铁材料熔炼、浇铸成符合国家标准(GB977-67)规定的铸铁试棒，经测试，其抗拉强度，抗弯强度，硬度均大大优于原铁锅用一般铸铁材料(国家标准)详见表2。
表2 本发明材料与原铁锅材料机械性能对比表
<p>3、本发明材料的合金成份完全符合国家卫生标准，可以用来制造各类炒锅(包括电炒锅锅体)、饭锅、水锅(鼎锅)等烹饪用具，也可用于制作各种耐蚀铸铁另部件。
4、适宜于冲天炉生产，熔铸工艺成本不变，原材料成本增加不多，每公斤本发明材料成本仅比原铁锅材料增加约0.09元。
本发明之铁锅用耐蚀铸铁材料的制造工艺与一般铸铁锅大致相同，采用迥转式冲天炉熔化生产，泥模压铸成型。其区别点仅在于在浇涛前增加了炉前处理-即孕育处理工序。当铁水出炉时，将铁水温度控制在1400～1420℃范围内，把数量为铁水重量0.3～0.5%的孕育剂-硅铁粉加入铁水包内，经充分搅拌后再进行浇铸，即可得到孕育处理的效果。它可起到增加结晶核心、控制金相组织的作用，使本发明材料仍属于一种灰口铸铁。提高材料的耐腐蚀性。
其工艺流程如附图
所示各阶段所加料量据合金成份通过计算而定。
本发明之铁锅用耐蚀铸铁材料的制造工艺能严格控制铸铁材料的化学成份，提高铁水出炉温度，增加结晶核心，控制金相组织，提高材料的耐蚀性能，并且能提高铸铁锅(包括铸铁电炒锅锅体)的合格率。
权利要求
1.一种铁锅用耐蚀铸铁，其特征在于铸铁的化学成份按重量百分比含量为C3.2～4.0，Si1.5～3.0，Mn0.4～1.2，Cr0.4～1.6，Cu00.2～1.2，有害元素P＜0.2，S＜0.2，其余为Fe。
2.按权利要求1所述的铁锅用耐蚀铸铁，其特征是材料的成份中含有(重量%)C3.2～3.6，Si1.5～2.0，Mn0.4～0.8，Cr0.4～1.2，Cu0.2～0.6P＜0.15，S＜0.1，其余为Fe。
3.按权利要求1所述的铁锅用耐蚀铸铁，其特征是材料的成份中含有(重量%)C3.6～4.0，Si2.0～3.0，Mn0.8～1.2，Cr1.2～1.6，Cu0.6～1.2P＜0.1，S＜0.05，其余为Fe。
4.按权利要求1所述的铁锅用耐蚀铸铁，其特征是材料的成份中含有(重量%)C3.6～3.8，Si1.7～2.1Mn0.6～0.8，Cr0.8～1.1，Cu0.4～0.5S＜0.05，P＜0.1，其余为Fe。
5.按权利要求1、2、3、4所述的铁锅用耐蚀铸铁的制造工艺，包括备料，迥转式冲天炉熔化，铁水出炉及调温，压铸成型几个工序，其特征在于在铁水出炉前增加一炉前处理工序，即将出炉铁水温度控制在1400～1420℃，将数量为铁水重量0.3～0.5%的孕育剂-硅铁粉加入铁水包内，充分搅拌后再浇注、压铸成型。
全文摘要
一种铁锅用耐蚀铸铁及其制造工艺，该耐蚀铸铁材料成分(重量％)为C3.2～4.0，Si1.5～3.0，Mn0.4～1.2，Cr0.4～1.6，Cu0.2～1.2，S＜0.2，P＜0.2其余为Fe。这种材料的耐蚀性能、机械性能均优于原铁锅用普通灰口铸铁材料，且制造工艺与普通灰口铸铁锅大致相同，仅在出炉前增加了一炉前处理(即孕育处理)工序，使该材料耐蚀性能进一步提高。本发明之耐蚀铸铁适于制作炒锅、饭锅、鼎锅等各类烹饪用具。
文档编号C22C37/06GK1054621SQ9010113
公开日1991年9月18日 申请日期1990年3月2日 优先权日1990年3月2日
发明者施瑞鹤, 黄祖东, 林凡, 梅煊, 徐大中, 林岱华, 周兴禧 申请人:柳州市都乐企业集团