专利名称：非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的生产方法
技术领域：
本发明属于金属材料的生产方法领域，特别是一种球墨铸铁的生产方法。
背景技术：
作为球墨铸铁的最新发展，等温淬火球墨铸体，英文简称ADI，Austempered Ductile Iron，以其优异的综合力学性能而成为重要的工程材料。其高强度、高韧性、耐冲击和抗疲劳等特点引起广泛重视，并在机械、冶金、交通运输和建材等行业得到成功的应用，而且其应用领域还在不断拓宽。但要生产出力学性能合格的奥铁体球铁有两个重要的条件，其一，由于淬透性的原因，为保证工件组织的均匀性和生产的稳定性，当工件壁厚大于20mm的情况下，必须添加如Ni、Mo、Cu等合金元素，合金元素的添加量随铸件壁厚的增加而增加。众所周知，Ni、Mo、Cu都是贵重合金元素，它们的引入必将大大提高奥铁体球铁的生产成本，这样一来，就限制了奥铁体球铁的应用。其二，要在加入少量合金元素的情况下，稳定地获得奥铁体组织，必须对工件进行盐浴等温淬火处理。盐浴的熔化和保温需要消耗能源。通常等温时间2小时左右，这就使得生产周期加长，生产成本提高。由于盐浴池的容积有限，所以每次处理铸件的总重和单重都受到限制。淬火盐主要是硝酸钾和硝酸钠的混合物，这类硝酸盐具有强的氧化作用，加热或与有机物接触易引起燃烧和爆炸。在受热条件下，硝酸盐可能分解为亚硝酸盐，对环境和操作人员都会造成不良影响。
发明内容
本发明提供一种非合金双液淬火奥铁体球铁的生产方法，以解决传统奥铁体球铁生产过程中的上述问题，即需要添加如Ni、Mo、Cu等合金元素和对工件进行盐浴等温淬火处理的问题。本发明采取技术方案是一、铸造方法该非合金双液淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)C 3.5～3.8％Si 2.6～2.85％Mn 0.2～0.4％P≤0.05％ S 0.005～0.015％ Mg 0.03～0.045％稀土元素RE 0.02～0.04％其余为Fe采用常规的铸造方法，即选取不同成份不同比例的生铁、废钢、回炉料、硅铁、锰铁，保证C、Si、Mn的含量，选用低磷生铁保证P含量，选用低S生铁和采用脱S方法保证S含量，选用适当的球化剂添加量保证RE和Mg含量；熔化采用0.5T中频电炉，根据炉前快速检测结果，补加增碳剂、生铁、废钢、硅铁、锰铁等，添加的合金元素须在出炉球化孕育处理前7～10分钟加入炉内，出铁温度1450℃～1470℃，铁液到温后，加入除渣剂，清渣后出铁，铁液分两次出，第一次出2/3，球化反应完后，再出1/3，扒渣后加入覆盖剂，准备浇注；球化剂选用混合基球化剂，冲入法，加入量为1％，孕育分三次，第一次盖在球化剂上，第二次在补加铁液时加入铁液流中，第三次加在小浇包内；造型采用湿砂型，在需加强的地方可加外冷铁，浇道处放置过滤网净化铁液，采取无冒口铸造方法，浇注温度不低于1350℃，浇注时间10分钟内浇完，待铸件冷却到650℃以下开箱、清理；二、铸件的热处理方法将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至840℃～900℃，保温1～2小时，然后炉冷至780℃～800℃，保温0.5～1小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至300℃～230℃时出油，转入350℃～380℃的空气等温炉中，保温1～2小时后出炉，空冷。
本发明的优点在于它克服了传统奥铁体球体生产方法中缺点，以廉价的Si、Mn代替Ni、Mo、Cu等贵重合金元素；以预冷等温淬火代替盐浴等温淬火，保证了生产过程的安全和生产环境的净化，进一步扩大奥铁体球铁的应用范围，依本发明得到的产品可用来制造齿轮、曲轴、凸轮轴、矿车轮、磨球和衬板等。以本发明得到的齿轮为例，经力学性能试验表明，冲击韧度ak＝87J/cm2，硬度HRC30～39
附图为本发明热处理过程采取的2#分级淬火油的冷却速率曲线。
具体实施例方式
实施例一一、铸造方法该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)
C 3.55％Si 2.63％Mn 0.3％P 0.05％S 0.012％ Mg 0.035％稀土元素RE 0.02％其余为Fe采用常规的铸造方法，即选取不同成份不同比例的生铁、废钢、回炉料、硅铁、锰铁，保证C、Si、Mn的含量，选用低磷生铁保证P含量，选用低S生铁和采用脱S方法保证S含量，选用适当的球化剂添加量保证RE和Mg含量；熔化采用0.5T中频电炉，根据炉前快速检测结果，补加增碳剂、生铁、废钢、硅铁、锰铁等，添加的合金元素须在出炉球化孕育处理前10分钟加入炉内，出铁温度1450℃，铁液到温后，加入除渣剂，清渣后出铁，铁液分两次出，第一次出2/3，球化反应完后，再出1/3，扒渣后加入覆盖剂，准备浇注；球化剂选用混合基球化剂，冲入法，加入量为1％，孕育分三次，第一次盖在球化剂上，第二次在补加铁液时加入铁液流中，第三次加在小浇包内；造型采用湿砂型，在需加强的地方可加外冷铁，浇道处放置过滤网净化铁液，采取无冒口铸造方法，浇注温度不低于1350℃，浇注时间10分钟内浇完，待铸件冷却到650℃以下开箱、清理；二、铸件的热处理方法将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至840℃，保温2小时，然后炉冷至780℃，保温0.5小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至300℃时出油，转入350℃的空气等温炉中，保温1小时后出炉，空冷。
实施例二一、铸造方法该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)C 3.6％ Si 2.64％ Mn 0.26％P 0.04％S 0.010％ Mg 0.035％稀土元素RE 0.03％其余为Fe采用常规的铸造方法，同实施例一，二、铸件的热处理方法将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至850℃，保温1.5小时，然后炉冷至790℃，保温0.5小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至250℃时出油，转入360℃的空气等温炉中，保温2小时后出炉，空冷。
实施例三一、铸造方法该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)C 3.67％Si 2.69％ Mn 0.40％P 0.03％S 0.008％ Mg 0.040％稀土元素RE 0.04％其余为Fe采用常规的铸造方法，同实施例一，二、铸件的热处理方法将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至860℃，保温2小时，然后炉冷至790℃，保温0.5小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至260℃时出油，转入370℃的空气等温炉中，保温1.5小时后出炉，空冷。
实施例四一、铸造方法该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)C 3.70％Si 2.75％Mn 0.40％P 0.05％S 0.008％ Mg 0.045％稀土元素RE 0.04％其余为Fe采用常规的铸造方法，同实施例一，二、铸件的热处理方法将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至880℃，保温1小时，然后炉冷至800℃，保温0.5小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至280℃时出油，转入380℃的空气等温炉中，保温1.5小时后出炉，空冷。
实施例五一、铸造方法该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)C 3.75％ Si 2.81％Mn 0.35％P 0.048％S 0.014％ Mg 0.045％
稀土元素RE 0.03％其余为Fe采用常规的铸造方法，同实施例一，二、铸件的热处理方法将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至890℃，保温2小时，然后炉冷至800℃，保温0.5小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至280℃时出油，转入370℃的空气等温炉中，保温1.5小时后出炉，空冷。
实施例六一、铸造方法该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)C 3.8％ Si 2.85％Mn 0.2％P 0.01％S 0.011％ Mg 0.040％稀土元素RE 0.04％其余为Fe采用常规的铸造方法，同实施例一，二、铸件的热处理方法将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至900℃，保温1小时，然后炉冷至800℃，保温1小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至300℃时出油，转入380℃的空气等温炉中，保温2小时后出炉，空冷。
权利要求
1.一种非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的生产方法，一、铸造方法该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比)C 3.5～3.8％Si 2.6～2.85％ Mn 0.2～0.4％P≤0.05％ S 0.005～0.015％ Mg 0.03～0.045％稀土元素RE 0.02～0.04％其余为Fe采用常规的铸造方法，即选取不同成份不同比例的生铁、废钢、回炉料、硅铁、锰铁，保证C、Si、Mn的含量，选用低磷生铁保证P含量，选用低S生铁和采用脱S方法保证S含量，选用适当的球化剂添加量保证RE和Mg含量；熔化采用0.5T中频电炉，根据炉前快速检测结果，补加增碳剂、生铁、废钢、硅铁、锰铁等，添加的合金元素须在出炉球化孕育处理前7～10分钟加入炉内，出铁温度1450℃～1470℃，铁液到温后，加入除渣剂，清渣后出铁，铁液分两次出，第一次出2/3，球化反应完后，再出1/3，扒渣后加入覆盖剂，准备浇注；球化剂选用混合基球化剂，冲入法，加入量为1％，孕育分三次，第一次盖在球化剂上，第二次在补加铁液时加入铁液流中，第三次加在小浇包内；造型采用湿砂型，在需加强的地方可加外冷铁，浇道处放置过滤网净化铁液，采取无冒口铸造方法，浇注温度不低于1350℃，浇注时间10分钟内浇完，待铸件冷却到650℃以下开箱、清理；其特征在于二、铸件的热处理方法将机加工过的铸件，在台车式电阻炉内加热至840℃～900℃，保温1～2小时，然后炉冷至780℃～800℃，保温0.5～1小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至300℃～230℃时出油，转入350℃～380℃的空气等温炉中，保温1～2小时后出炉，空冷。
全文摘要
本发明涉及一种非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的生产方法，属于金属材料的生产方法领域。按重量百分比成分为C 3.5～3.8％，Si2.6～2.85％，Mn 0.2～0.4％，P≤0.05％，S 0.005～0.015％，Mg0.03～0.045％，稀土元素RE 0.02～0.04％，其余为Fe；热处理方法在台车式电阻炉内加热至840℃～900℃，保温1～2小时，然后炉冷至780℃～800℃，保温0.5～1小时，出炉后，淬入2#分级淬火油中，待该工件温度冷至300℃～230℃时出油，转入350℃～380℃的空气等温炉中，保温后出炉，空冷。它克服了传统奥铁体球体生产方法中缺点，以廉价的Si、Mn代替Ni、Mo、Cu等贵重合金元素；以预冷等温淬火代替盐浴等温淬火，保证了生产过程的安全和生产环境的净化。
文档编号C22C33/08GK1514034SQ03127658
公开日2004年7月21日 申请日期2003年7月30日 优先权日2003年7月30日
发明者包文华 申请人:包文华, 赵文阁