专利名称：一种改性普通白口铸铁的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种中、低冲击应力作用下使用的抗磨部件(球磨机衬板、磨球等)的材料-普通白口铸铁的制造技术，特别涉及一种通过改善硬质相Fe3C形态进而提高普通白口铸铁韧性的制备方法。
背景技术：
磨损是冶金、矿山、机械、电力等许多工业部门普遍存在，并成为引起设备部件失效或材料破坏的一个重要原因，也是造成经济损失最多的原因之一。目前广泛使用的多为高铬白口铸铁，而普通白口铸铁使用较少，这主要原因之一是由于后者组织中抗磨硬质相Fe3C形态呈网状分布，从而导致该材质韧性较差，导致耐磨性无法有效发挥。关于如何改善普通白口铸铁中硬质相Fe3C网状形态，即使其呈断网、颗粒化进而·提高该铸铁的韧性。国内外专利文献有诸多报道。主要是通过热处理、加入合金元素、合金化处理、变质、孕育等手段来改善Fe3C的形态，提高普通白口铸铁的韧性，但目前并没有采用控制普通白口铸铁的化学成分结合锻造技术来改善普通白口铸铁韧性的公开报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、无需变质处理的普通白口铸铁制备方法。为了达到以上目的，本发明是采用如下技术方案予以实现的一种改性普通白口铸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(I)将废钢加入电炉中熔化，依次将生铁、锰铁、硅铁加入，按重量百分比，使所得铸液化学成分为 C :2. 0-4. 5%,Mn :0. 3-1. 0% ；Si :0. 5-1. 5% ;S、P < O. 3%，其余为 Fe ;等待铸液全部熔化后用铝丝脱氧处理，再浇入铸型中；(2)等铸液在铸型内冷却至350°C以下形成铸件后，打箱、清砂处理；(3)将表面清砂处理干净的铸件放入带加热装置的锻造试验机中，缓慢升温至700-120(TC保温，待保温完成后，对铸件进行墩拔处理，墩拔参数为变形速率在
O.01-0. 05s'变形比 O. 05-0. 5 ；(4)墩拔处理后锭料于200°C—350°C下回火处理并保温以消除应力，保证硬度、韧性等性能的均匀性。上述方案中，所述步骤(3)锻造升温的保温和步骤(4)回火处理的保温均按铸件的最大厚度而定，每增加20mm,保温时间延长I小时。所述的墩拔方式为十字墩拔；墩拔处理1-5次。所述缓慢升温的升温速率彡3000C /小时。本发明的优点是，通过控制普通白口铸铁的化学成分、锻造温度、锻造速率、变形量等来实现Fe3C形态呈断网、颗粒化，明显提高其韧性，其冲击韧性值提高2倍以上。另外组织更加致密化，该材质的硬度(HRC)提高5-10%以上，且产品成本低廉。
具体实施例方式以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。实施例I首先，将废钢加入电炉中熔化后，依次将生铁、锰铁、硅铁加入，等待全部熔清后用铝丝脱氧处理，再将铸液浇入铸型中，铸液化学成分(重量百分比)控制为C:2.0%，Mn
O.3，Si 0. 5，S、P 0. 2，其余为 Fe。然后，等铸件在铸型内冷却至200°C时，打箱、清砂处理。在锻造前检查没有开裂和化学粘砂现象，以免影响到锻造组织的硬度和韧性等性能降低。最后，将表面清砂处理干净的铸件放入带加热装置的锻造试验机中，以升温速率 2000C /小时缓慢升温至700°C保温，铸件壁厚为50_，保温2. 5小时；待保温完成后，对铸件进行十字墩拔处理I次，变形速率在O. OI S—1，变形比O. 05。锻造后锭料在200°C下回火处理，消除锻造应力。回火保温也为2. 5小时。本实施例铸件硬度值、冲击韧性值(试样尺寸为20mmX20mmX IlOmm;取五个试样的平均值)及渗碳体晶粒平均尺度(取三十个有代表性视场观察并测量)如表I中所示。实施例2本实施例工艺步骤同实施例1，区别仅为以下工艺参数铸液化学成分(重量百分比)中C:4.5%;Mn:L0;Si :1. 5 ;S、P :0. I，其余为Fe。铸件在铸型内冷却至350°C后打箱、清砂处理。铸件在锻造试验机中以升温速率350°C /小时缓慢升温至1200°C保温。对铸件进行十字墩拔处理5次，变形速率在O. 05s—1，变形比O. 5。锻造后锭料在350°C下回火处理。本实施例铸件硬度值、冲击韧性值变化如表I所示(测试条件同时实例I)。实施例3本实施例工艺步骤同实施例1，区别仅为以下工艺参数铸液化学成分(重量百分比)中C :3. 5% ；Mn 0. 5 ；Si :1. O ;S、P :0. 15，其余为Fe。铸件在铸型内冷却至300°C后打箱、清砂处理。铸件在锻造试验机中以升温速率300°C /小时缓慢升温至1000°C保温。对铸件进行十字墩拔处理3次，变形速率在O. 03s—1，变形比O. I。锻造后锭料在300°C下回火处理。本实施例铸件硬度值、冲击韧性值、渗碳体晶粒平均尺度如表I所示(测试条件同时实例I)。表I
~性■撤示t匕较~ 硬度值 ^冲_,值^渗碳体品粒平均尺寸
一(HRC)(JZcmz)(um)
普通 H Π 铸铁—40-502-4 366.6
实施例 I55.3^ 7.6—20.6
丈施例 259.8~ 5.5—51.1
实施例 356.36.8 44.权利要求
1.一种改性普通白口铸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)将废钢加入电炉中熔化，依次将生铁、锰铁、硅铁加入，按重量百分比，使所得铸液化学成分为 C :2. 0-4. 5%,Mn :0. 3-1. 0% ；Si :0. 5-1. 5% ;S、P < O. 3%，其余为 Fe ;等待铸液全部熔化后用铝丝脱氧处理，再浇入铸型中； (2)等铸液在铸型内冷却至350°C以下形成铸件后，打箱、清砂处理； (3)将表面清砂处理干净的铸件放入带加热装置的锻造试验机中，缓慢升温至700-120(TC保温，待保温完成后，对铸件进行墩拔处理，墩拔参数为变形速率在O.01-0. 05s'变形比 O. 05-0. 5 ； (4)墩拔处理后锭料于200°C—350°C下回火处理并保温以消除应力，保证硬度、韧性等性能的均匀性。
2.如权利要求I所述的改性普通白口铸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)锻造升温的保温和步骤(4)回火处理的保温均按铸件的最大厚度而定，每增加20mm，保温时间延长I小时。
3.如权利要求I所述的改性普通白口铸铁的制备方法，其特征在于，所述的墩拔方式为十字墩拔；墩拔处理1-5次。
4.如权利要求I所述的改性普通白口铸铁的制备方法，其特征在于，所述缓慢升温的升温速率彡3000C /小时。
全文摘要
本发明公开了一种改性普通白口铸铁的制备方法，包括(1)将废钢加入电炉中熔化，依次将生铁、锰铁、硅铁加入，等待铸液全部熔化后用铝丝脱氧处理，再浇入铸型中；(2)等铸液在铸型内冷却成铸件后，打箱、清砂处理；(3)将铸件放入锻造试验机中，缓慢升温至700-1200℃并保温后，对铸件进行墩拔处理；(4)墩拔处理后锭料于200℃-350℃下回火处理以消除应力，保证硬度、韧性等性能的均匀性。
文档编号C22C33/08GK102888553SQ20121037877
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者皇志富, 邢建东, 高义民, 马胜强, 李烨飞 申请人:西安交通大学