一种高镍奥氏体球墨铸铁及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及合金铸铁材料领域，提供了一种高镍奥氏体球墨铸铁及其制备方法，该球墨铸铁含有下列化学成分：C为1.7～2.0％，Si为4.5～5.5％，Ni为34～36％，Mn为0.5～1％，Cr为1.5～2.5％，余量为Fe；本发明通过对材料配方进行深入研究，采用独有的球化孕育技术，同时保证合格的化学成份和金相组织，能稳定获得合格力学性能的铸件。
【专利说明】一种高镍奥氏体球墨铸铁及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及合金铸铁材料领域，具体涉及一种高镍奥氏体球墨铸铁及其制备方法。
【背景技术】
[0002]现有高镍奥氏体球墨铸铁存在的标准不统一，化学成分范围太宽，也无稳定生产该材质的金相组织，不适用于长期稳定生产；化学成分中含有大量的促进碳化物元素，如铬、锰等，铁水白口倾向很大，铁水流动性差，缩性大，如果工艺处理不当，极易获得脆性大、碳化物超过30%的组织，球化等级不合格的铸件。因此，需要寻找一种可靠的能稳定获得合格力学性能铸件的方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种高镍奥氏体球墨铸铁及其制备方法，能同时保证合格的化学成份和金相组织，稳定获得合格力学性能的铸件。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0005]具体的，该球墨铸铁含有下列化学成分:C为1.7%?2.0%，Si为4.5%?5.5%，Ni 为 34%?36%，Mn 为 0.5%?1%，Cr 为 1.5%?2.5%，余量为 Fe。
[0006]具体的，所述球墨铸铁的抗拉伸强度>430MPa，延伸率> 13%，硬度130?170HB ；奥氏体> 90%，珠光体+骨骼状弥散性碳化物< 10%，球化级别3级。
[0007]优选的，所述球墨铸铁的原材料质量配比如下:生铁40%?45%，废钢10%?15%,电解纯镍35%?36.5%，镍镁硅球化剂0.8%?1.2% ;铬铁3%?4%，硅锰锆孕育剂0.6%?1.0%，硅锶孕育剂:0.1%?0.3%，硅铁0.75%?1.5%，锰铁1.5%?2.2%,增碳剂1.5%?2.2%。
[0008]具体的，电解纯镍含Ni彡99.8 %，含C彡0.01 %，含Si彡0.04%，含S彡0.02 %，含 P 彡 0.05%。
[0009]具体的，所述硅锰锆孕育剂含Zr 3?5%，含Si 55?65%，含Mn 3?5%，其余为Fe。
[0010]具体的，所述硅锶孕育剂含Sr 0.5%?1.0%，含Si 55%?60%，其余为Fe。
[0011]具体的，所述增碳剂为含碳> 95%的煅烧石油焦增碳剂。
[0012]—种闻镇奥氏体球墨铸铁制备方法，所述球墨铸铁由中频感应电炉在空气环境中进行熔炼、球化处理、孕育过程，所述球化处理和孕育过程如下:
[0013](I)球化处理:所述球化处理采用堤坝式球化处理铁水包，0.8%?1.2%镍镁硅球化剂预埋在球化处理铁水包包底，采用冲入法球化操作。
[0014](2)孕育过程:采用0.6%?1.0%硅锰锆孕育剂进行第一次孕育处理，使铁水脱氧除气，并且呈球状聚集；加入0.1%?0.3%的硅锶孕育剂进行第二次孕育处理；采用冲入法使孕育剂在铁水中均匀熔解后，才能将铁水浇铸成铸件，铁水浇注温度保证在1390?14500C以内，从球化处理结束到浇注完成必须控制在8分钟以内。
[0015]本发明在保证铁水的最终碳当量在4.6%?4.7%之间的基础上，利用独有的球化孕育技术，控制球化剂和孕育剂用量、浇注温度、孕育时间等，使硅，钡，锶，锆多元素复合，保持高效孕育效果，减小铁水在凝固过程中铬、锰系碳化物的形成，抑制碳化物的析出，使铁水在凝固后得到组织不低于3级的球状石墨，并且得到奥氏体在90%以上，珠光体+骨骼状碳化物小于10%的金相组织。本发明能同时保证合格的化学成份和金相组织，因而可以获得合格力学性能的铸件。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例对本发明作详细说明，但本发明的保护范围并不仅限于此，所有本领域技术人员以本发明的精神对本发明所做的任何等效的替换均落入本发明的保护范围。
[0017]实施例1
[0018]高镍奥氏体球墨铸铁的原材料质量配比如下:生铁40%，废钢15%，电解纯镍35 %，镍镁硅球化剂0.8% ;铬铁4 %，硅锰锆孕育剂0.6%，硅锶孕育剂0.1%，硅铁1.5%，锰铁1.5 %，增碳剂1.5 %。电解纯镍含Ni 99.91%，含C 0.01%，含Si 0.03%，含S0.01%，含P 0.04%;硅锰锆孕育剂含Zr 3%，含Si 60%，含Mn 5%，其余为Fe ;硅锶孕育剂含Sr 0.5%，含Si 60%，其余为Fe。
[0019]一种高镍奥氏体球墨铸铁制备方法，包括以下步骤:
[0020](I)熔炼:将原材料按照上述质量配比进行配料，先将增碳剂、生铁、废钢装入中频感应电炉内，待全部熔成铁水后进行除渣、扒渣、保温、光谱成分分析，当铁水温度升至1450°C时，加入电解纯镍、硅铁、锰铁、铬铁。
[0021](2)球化处理:球化处理采用堤坝式球化处理铁水包，0.8%镍镁硅球化剂预埋在球化处理铁水包包底，采用冲入法球化操作。
[0022](3)孕育过程:采用0.6%硅锰锆孕育剂进行第一次孕育处理，使铁水脱氧除气，并且呈球状聚集；加入0.1 %的硅锶孕育剂进行第二次孕育处理；采用冲入法使孕育剂在铁水中均匀熔解后，才能将铁水浇铸成铸件，铁水浇注温度保证在1390°c，从球化处理结束到浇注完成控制在7分钟。
[0023]测得上述球墨铸铁化学成分含量如下:C为1.7%，Si为5.5%，Ni为34%，Mn为0.5%，Cr为1.5%，余量为Fe。机械性能如下:抗拉伸强度为438MPa，延伸率为14%，硬度为130HB ;奥氏体为91%，珠光体+骨骼状弥散性碳化物为9.1%，球化级别3级。
[0024]实施例2
[0025]高镍奥氏体球墨铸铁的原材料质量配比如下:生铁45%，废钢10%，电解纯镍35 %，镍镁硅球化剂1.2%;铬铁3 %，硅锰锆孕育剂1.0%，硅锶孕育剂0.3%，硅铁0.75%，锰铁2.2 %，增碳剂1.55%。电解纯镍含Ni 99.8%，含C 0.01%，含Si 0.04%，含S0.02%，含P 0.03%;硅锰锆孕育剂含Zr 4%，含Si 65%，含Mn 3%，其余为Fe ;硅锶孕育剂含Sr 1.0%，含Si 55%，其余为Fe。
[0026]一种高镍奥氏体球墨铸铁制备方法，包括以下步骤:
[0027](I)熔炼:将原材料按照上述质量配比进行配料，先将增碳剂、生铁、废钢装入中频感应电炉内，待全部熔成铁水后进行除渣、扒渣、保温、光谱成分分析，当铁水温度升至1450°C时，加入电解纯镍、硅铁、锰铁、铬铁。
[0028](2)球化处理:所述球化处理采用堤坝式球化处理铁水包，1.2%镍镁硅球化剂预埋在球化处理铁水包包底，采用冲入法球化操作。
[0029](3)孕育过程:采用0.8%硅锰锆孕育剂进行第一次孕育处理，使铁水脱氧除气，并且呈球状聚集；加入0.2%的硅锶孕育剂进行第二次孕育处理；采用冲入法使孕育剂在铁水中均匀熔解后，才能将铁水浇铸成铸件，铁水浇注温度保证在1230°C，从球化处理结束到浇注完成控制在7.5分钟。
[0030]测得上述球墨铸铁化学成分含量如下:C为2.0 %，Si为5.0 %，Ni为36 %，Mn为l%，Cr为2.0%，余量为Fe。机械性能如下:抗拉伸强度为441MPa，延伸率为15%，硬度为147HB ;奥氏体为94%，珠光体+骨骼状弥散性碳化物为9.3%，球化级别3级。
[0031]实施例3
[0032]高镍奥氏体球墨铸铁的原材料质量配比如下:生铁42%，废钢11.7(%，电解纯镍36.5%,镍镁硅球化剂0.9%，铬铁3.5%，硅锰锆孕育剂0.75%，硅锶孕育剂0.2%，硅铁0.75%，锰铁 1.5%，增碳剂 2.2%。电解纯镍含 Ni 99.86%，含 C 0.008%，含 Si 0.02%,含S 0.012%，含P 0.05% ;硅锰锆孕育剂含Zr 5%，含Si 55%，含Mn 4%，其余为Fe ;硅锶孕育剂含Sr 0.8%，含Si 57%，其余为Fe。
[0033]一种高镍奥氏体球墨铸铁制备方法，包括以下步骤:
[0034](I)熔炼:将原材料按照上述质量配比进行配料，先将增碳剂、生铁、废钢装入中频感应电炉内，待全部熔成铁水后进行除渣、扒渣、保温、光谱成分分析，当铁水温度升至1450°C时，加入电解纯镍、硅铁、锰铁、铬铁。
[0035](2)球化处理:所述球化处理采用堤坝式球化处理铁水包，1.0%镍镁硅球化剂预埋在球化处理铁水包包底，采用冲入法球化操作。
[0036](3)孕育过程:采用I %硅锰锆孕育剂进行第一次孕育处理，使铁水脱氧除气，并且呈球状聚集；加入0.3%的硅锶孕育剂进行第二次孕育处理；采用冲入法使孕育剂在铁水中均匀熔解后，才能将铁水浇铸成铸件，铁水浇注温度保证在1450°C，从球化处理结束到浇注完成控制在7分钟。
[0037]测得上述球墨铸铁化学成分含量如下:C为1.8%，Si为4.5%，Ni为35%，Mn为0.8%,Cr为2%，余量为Fe。机械性能如下:抗拉伸强度439MPa，延伸率16%，硬度170HB ;奥氏体93 %，珠光体+骨骼状弥散性碳化物8.7%，球化级别3级。
【权利要求】
1.一种高镍奥氏体球墨铸铁，其特征在于该球墨铸铁含有下列化学成分:c为1.?%?2.0%，Si 为 4.5%?5.5%，Ni 为 34%?36%，Mn 为 0.5%?1%，Cr 为 1.5%?2.5%，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述一种高镍奥氏体球墨铸铁，其特征在于所述球墨铸铁的抗拉伸强度> 430MPa，延伸率> 13%，硬度130?170HB ;奥氏体> 90%，珠光体+骨骼状弥散性碳化物< 10%，球化级别3级。
3.根据权利要求1或2所述一种高镍奥氏体球墨铸铁，其特征在于所述球墨铸铁的原材料质量配比如下:生铁40%?45%，废钢10%?15%，电解纯镍35%?36.5%，镍镁硅球化剂0.8 %?1.2 % ;铬铁3 %?4 %，硅锰锆孕育剂0.6 %?1.0 %，硅锶孕育剂:0.1 %?0.3%，硅铁 0.75%?1.5%，锰铁 1.5%?2.2%，增碳剂 1.5%?2.2%。
4.根据权利要求3所述一种高镍奥氏体球墨铸铁，其特征在于所述电解纯镍含Ni 彡 99.8%，含 C 彡 0.01%，含 Si 彡 0.04%，含 S 彡 0.02%，含 P 彡 0.05%。
5.根据权利要求3所述一种高镍奥氏体球墨铸铁，其特征在于所述硅锰锆孕育剂含Zr3?5%，含Si 55?65%，含Mn 3?5%，其余为Fe。
6.根据权利要求3所述一种高镍奥氏体球墨铸铁，其特征在于所述硅锶孕育剂含Sr0.5%?1.0%，含 Si 55%?60%，其余为 Fe。
7.根据权利要求3所述一种高镍奥氏体球墨铸铁，其特征在于所述增碳剂为含碳彡95%的煅烧石油焦增碳剂。
8.—种闻镇奥氏体球墨铸铁制备方法，所述球墨铸铁由中频感应电炉在空气环境中进行熔炼、球化处理、孕育过程，其特征在于所述球化处理和孕育过程如下: (1)球化处理:所述球化处理采用堤坝式球化处理铁水包，0.8?1.2%镍镁硅球化剂预埋在球化处理铁水包包底，采用冲入法球化操作。 (2)孕育过程:采用0.6?1.0%硅锰锆孕育剂进行第一次孕育处理，使铁水脱氧除气，并且呈球状聚集；加入0.1?0.3%的硅锶孕育剂进行第二次孕育处理；采用冲入法使孕育剂在铁水中均匀熔解后，才能将铁水浇铸成铸件，铁水浇注温度保证在1390?1450°C以内，从球化处理结束到浇注完成必须控制在8分钟以内。
【文档编号】C22C37/04GK104451356SQ201410663676
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】吴建华, 袁奇志 申请人:衡阳市朝阳汽车配件制造有限公司