一种蠕墨铸铁的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种蠕墨铸铁的制备方法，属于材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]蠕墨铸铁是20世纪70年代发展起来的一种新型高强度铸铁。生产方法是在出铁时向铁水中加入适宜的蠕化剂，进行蠕化处理，然后加入孕育剂进行育处理而制得。蠕墨铸铁根据石墨形态中蠕虫状石墨所占的比例确定蠕化率。由于蠕墨铸铁兼有球墨铸铁和灰铸铁的性能，因此，它具有独特的用途，在钢锭模、汽车发动机、排气管、玻璃模具、柴油机缸盖、制动零件等方面的应用均取得了良好的效果。
[0003]目前蠕墨铸铁主要原材料为碳3.4?3.8%，硫<0.05%，硅1.8?2.6%，磷<
0.50 %，锰0.5?1.0 %，铬0.2?0.5 %，铜0.2?0.5 %，余量为Fe。采用本发明所述的化学组成的蠕墨铸铁气缸套工作表面硬度为260?320HB，抗拉强度430?520MPa，符合高强度和高耐磨性要求，且成本相对较低，完全能满足当代高速、高强化、高性能、低排放、长寿命大功率内燃机的要求。该铸铁存在大量的石墨，材料的韧性和抗拉强度都受到了很大的限制。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题:针对目前蠕墨铸铁根据石墨形态中蠕虫状石墨所占的比例确定蠕化率，石墨占量多，其蠕化率高，但是石墨的大量存在会使得其材料的韧性以及抗拉强度受到影响，提供了一种对石墨进行改性，通过对煅烧的石墨进行三次液氮冷却，使其碳氮结合，来作为蠕墨铸铁的辅助材料，从而可以增强材料的韧性和抗拉强度，同时其婦化率得以提尚，可达到65%以上。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)将100?150g赤铁矿置于粉碎机中粉碎成100?120目的粉末后，将其与铝粉按质量比3:2进行混合搅拌，直至混合均匀，制备得铝热剂，取70?80g的废铁粉末置于500mL的烧杯中，并将铝热剂置于废铁粉末上方，再将一根7?8cm镁条插入至铝热剂顶部，点燃镁条，使其反应I?2h后，趁热收集高温铁水混合物，备用；
(2)称取20?30g石墨在氮气保护条件下置于马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为800?900°C，煅烧I?2h后，使用液氮使其50?60s内冷却至40?50°C，保温10?15min后，再次冷却至O?3°C，保温7?8min后，最后冷却至一 15?一 10°C，10?15min后恢复至室温，得改性石墨；
(3)称取2?3.7g改性石墨，I?2g娃，0.4?0.5g铜和0.6?0.8g猛加入至步骤(I)制备的高温铁水混合物，混合均匀，熔化I?2h;
(4)待所有物质熔化结束后，向其中加入混合物总质量0.5?1.0 %混合蠕化剂，对其搅拌，并继续加热升温至1460?1500°C，反应30?45min，所述的混合蠕化剂是由稀土镁钙蠕化剂和含镁量5.5%的低镁球化剂按质量比:3:1进行混合而成；
(5)待上述反应完成后，对其进行扒渣处理2?3次后，淬水、浇注即可制备得蠕墨铸铁。
[0006]本发明制备的蠕墨铸铁其拉伸强度为950?985MPa，延伸率24%，抗热疲劳性能为235?720°C，蠕化率可达65%以上。
[0007]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(1)本发明制备的蠕墨铸铁其拉伸强度及韧性均得以提高，且蠕化率可达65%以上；
(2)本发明制备步骤简单，所需成本低。
【具体实施方式】
[0008]首先将100?150g赤铁矿置于粉碎机中粉碎成100?120目的粉末后，将其与铝粉按质量比3: 2进行混合搅拌，直至混合均匀，制备得铝热剂，取70?SOg的废铁粉末置于500mL的烧杯中，并将铝热剂置于废铁粉末上方，再将一根7?8cm镁条插入至铝热剂顶部，点燃镁条，使其反应I?2h后，趁热收集高温铁水混合物，备用;再称取20?30g石墨在氮气保护条件下置于马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为800?900°C，煅烧I?2h后，使用液氮使其50?60s内冷却至40?50°C，保温10?15min后，再次冷却至O?3°C，保温7?8min后，最后冷却至一15?一10°0，10?15min后恢复至室温，得改性石墨；称取2?3.7g改性石墨，I?2g硅，0.4?0.5g铜和0.6?0.8g锰加入至高温铁水混合物，混合均匀，熔化I?2h ；待所有物质熔化结束后，向其中加入混合物总质量0.5?1.0 %混合蠕化剂，对其搅拌，并继续加热升温至1460?1500°C，反应30?45min，所述的混合蠕化剂是由稀土镁钙蠕化剂和含镁量5.5%的低镁球化剂按质量比:3:1进行混合而成;待上述反应完成后，对其进行扒渣处理2?3次后，淬水、浇注即可制备得蠕墨铸铁。
[0009]实例I
首先将150g赤铁矿置于粉碎机中粉碎成120目的粉末后，将其与招粉按质量比3:2进行混合搅拌，直至混合均匀，制备得铝热剂，取80g的废铁粉末置于500mL的烧杯中，并将铝热剂置于废铁粉末上方，再将一根8cm镁条插入至铝热剂顶部，点燃镁条，使其反应2h后，趁热收集高温铁水混合物，备用;再称取30g石墨在氮气保护条件下置于马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为900°C，煅烧2h后，使用液氮使其60s内冷却至50°C，保温15min后，再次冷却至3°C，保温8min后，最后冷却至一10°C，15min后恢复至室温，得改性石墨；称取3.7g改性石墨，2g硅，0.5g铜和0.8g锰加入至高温铁水混合物，混合均匀，熔化2h;待所有物质熔化结束后，向其中加入混合物总质量1.0 %混合蠕化剂，对其搅拌，并继续加热升温至15 O O °C，反应45min，所述的混合蠕化剂是由稀土镁钙蠕化剂和含镁量5.5%的低镁球化剂按质量比:3:1进行混合而成;待上述反应完成后，对其进行扒渣处理3次后，淬水、浇注即可制备得蠕墨铸铁。本发明制备的蠕墨铸铁其拉伸强度为985MPa，延伸率为4%，抗热疲劳性能为720°C，蠕化率可达66%。
[0010]实例2
首先将120g赤铁矿置于粉碎机中粉碎成100目的粉末后，将其与招粉按质量比3:2进行混合搅拌，直至混合均匀，制备得铝热剂，取70g的废铁粉末置于500mL的烧杯中，并将铝热剂置于废铁粉末上方，再将一根7cm镁条插入至铝热剂顶部，点燃镁条，使其反应Ih后，趁热收集高温铁水混合物，备用;再称取20g石墨在氮气保护条件下置于马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为800°C，煅烧Ih后，使用液氮使其50s内冷却至40°C，保温1min后，再次冷却至0°C，保温7min后，最后冷却至一 15°C，1min后恢复至室温，得改性石墨;称取2g改性石墨，Ig娃，0.4g铜和0.6g锰加入高温铁水混合物，混合均匀，熔化Ih;待所有物质熔化结束后，向其中加入混合物总质量0.5 %混合蠕化剂，对其搅拌，并继续加热升温至1460°C，反应30min，所述的混合蠕化剂是由稀土镁钙蠕化剂和含镁量5.5%的低镁球化剂按质量比:3:1进行混合而成；待上述反应完成后，对其进行扒渣处理2次后，淬水、浇注即可制备得蠕墨铸铁。本发明制备的蠕墨铸铁其拉伸强度为960MPa，延伸率为5%，抗热疲劳性能为300°C，蠕化率可达67%。
[0011]实例3
首先将120g赤铁矿置于粉碎机中粉碎成110目的粉末后，将其与招粉按质量比3:2进行混合搅拌，直至混合均匀，制备得铝热剂，取75g的废铁粉末置于500mL的烧杯中，并将铝热剂置于废铁粉末上方，再将一根7cm镁条插入至铝热剂顶部，点燃镁条，使其反应Ih后，趁热收集高温铁水混合物，备用;再称取25g石墨在氮气保护条件下置于马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为850°C，煅烧Ih后，使用液氮使其55s内冷却至45°C，保温12min后，再次冷却至2°C，保温7min后，最后冷却至一 12°C，12min后恢复至室温，得改性石墨；称取3.0g改性石墨，Ig硅，0.4g铜和0.6g锰加入至制备的高温铁水混合物，混合均匀，熔化Ih;待所有物质熔化结束后，向其中加入混合物总质量0.7 %混合蠕化剂，对其搅拌，并继续加热升温至1470°C，反应40min，所述的混合蠕化剂是由稀土镁钙蠕化剂和含镁量5.5%的低镁球化剂按质量比:3:1进行混合而成;待上述反应完成后，对其进行扒渣处理2次后，淬水、浇注即可制备得蠕墨铸铁。本发明制备的蠕墨铸铁其拉伸强度为975MPa，延伸率为4%，抗热疲劳性能为450°C，蠕化率可达65%以上。
【主权项】
1.一种蠕墨铸铁的制备方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)将100?150g赤铁矿置于粉碎机中粉碎成100?120目的粉末后，将其与铝粉按质量比3:2进行混合搅拌，直至混合均匀，制备得铝热剂，取70?80g的废铁粉末置于500mL的烧杯中，并将铝热剂置于废铁粉末上方，再将一根7?8cm镁条插入至铝热剂顶部，点燃镁条，使其反应I?2h后，趁热收集高温铁水混合物，备用； (2)称取20?30g石墨在氮气保护条件下置于马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为800?900°C，煅烧I?2h后，使用液氮使其50?60s内冷却至40?50°C，保温10?15min后，再次冷却至O?3°C，保温7?8min后，最后冷却至一 15?一 10°C，10?15min后恢复至室温，得改性石墨； (3)称取2.0?3.7g改性石墨，I?2g硅，0.4?0.5g铜和0.6?0.8g锰加入至步骤(I)制备的高温铁水混合物，混合均匀，熔化I?2h; (4)待所有物质熔化结束后，向其中加入混合物总质量0.5?1.0 %混合蠕化剂，对其搅拌，并继续加热升温至1460?1500°C，反应30?45min，所述的混合蠕化剂是由稀土镁钙蠕化剂和含镁量5.5%的低镁球化剂按质量比:3:1进行混合而成； (5)待上述反应完成后，对其进行扒渣处理2?3次后，淬水、浇注即可制备得蠕墨铸铁。
【专利摘要】本发明涉及一种蠕墨铸铁的制备方法，属于材料制备技术领域。本发明首先将赤铁矿粉碎成粉末，将其与铝粉进行混合，制备得铝热剂，并将铝热剂置于废铁粉末上方，并将点燃的镁条插入至铝热剂顶部，趁热将其收集，得高温铁水混合物；取石墨将其置于马弗炉中进行煅烧，取出，使用液氮对其进行三次冷却，得改性碳；将铁与铁水混合物，改性碳等物质进行混合，置于感应电炉中进行熔化后，向其加入混合蠕化剂，搅拌，加热；再对其进行扒渣处理，浇注即可。本发明制备的蠕墨铸铁其拉伸强度及韧性均得以提高，其拉伸强度为950～985MPa，且蠕化率可达65％以上。
【IPC分类】C22C33/10, C22C37/10, C21C1/08
【公开号】CN105525194
【申请号】CN201610078587
【发明人】陈蓉蓉, 薛红娟
【申请人】常州市好利莱光电科技有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年2月4日