一种铜钼蠕墨铸铁及其制备方法与流程

本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种铜钼蠕墨铸铁及其制备方法。

背景技术：

蠕墨铸铁是一种新型的工程材料，其石墨形态为短而粗，类似于虫状环绕在基体周围，而基体和钢类似。蠕墨铸铁的石墨形态为其提供了一种优势，其既具有球墨铸铁的机械性能又兼具灰铸铁的物理性能。这种独特的综合性能使得蠕墨铸铁在许多工业应用中作为首选，例如柴油机汽缸盖、制动鼓、汽车排气管等。中国发明专利cn102080177a公开了一种钒钛蠕墨铸铁，该发明主要利用钒钛磁铁矿熔炼后的高温铁水经电炉调整成分来获得钒钛蠕墨铸铁，避免了二次熔炼过程，节约了能源和成本。中国发明专利cn102071376a公开了一种耐热蠕墨铸铁材料及制备方法，该蠕墨铸铁的化学成分及其重量百分比为：c3.2～3.6％，si3.3～3.5％，mn0.1～0.4％，dy0.4～0.7％，gd0.4～0.7％，p<0.03％，s<0.025％，其余为fe。该发明主要利用材料中的铁丝自身具有相当的强度和较高的韧性，而铁丝和蠕墨铸铁很容易形成冶金结合。这样，铁丝分布在脆性蠕墨铸铁中，对材料具有很好的增强增韧作用。此外，当铁水进入铸型型腔与铁丝接触，铁丝表面镀层中的ni和cr熔于铁水，铁水中c、si和铁丝表面的ni和cr反应形成ni3si、cr3si、ni3c和cr23c6特殊化合物，促进铁水中的c以碳化物形式析出，这些反应物比渗碳体硬度更高。这种特殊化合物的形成进一步提高了材料的耐热性。中国发明专利cn102071351a公开了一种钒钛蠕墨铸铁蠕化处理工艺，其组分按重量百分比配置为：c3.4～3.9％，si2.1～2.8％，mn0.5～0.9％，p≤0.10％，s≤0.07％，v0.10～0.35％，ti0.1～0.25％，余量为铁和不可避免地杂质。其蠕化处理工艺，包括以下步骤：(1)制备原料，将原料按重量百分比配置为以下组分：c3.4～3.9％，si2.1～2.8％，mn0.5～0.9％，p≤0.10％，s≤0.07％，v0.10～0.35％，ti0.1～0.25％，余量为铁和不可避免的杂质；(2)将钒钛磁铁矿熔化后获得的1320～1350℃高温铁水直接转入中频炉进行熔炼，熔炼温度大于1500℃；(3)铁水出炉前，将浇注处理包在300～450℃进行烘烤，然后将蠕化剂(稀土镁硅铁和稀土硅铁)、2/3孕育剂(75si-fe)和覆盖剂置于包底捣实；(4)铁水炉前成分化验合格后，于1450～1480℃出炉，采用冲入法将铁水倒入浇注处理包进行蠕化处理和孕育处理；(5)蠕化处理时将炉内铁水倒入浇注处理包，先倒入浇注包容量2/3的铁水，待搅拌处理均匀后再倒入浇注包容量1/3的铁水，同时将剩余的1/3孕育剂随流加入，之后加入覆盖剂于铁水表面，静置2-3min后用于浇注，浇注温度为1340～1380℃。

但上述的蠕墨铸铁存在蠕化率偏低且综合性能较差的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种铜钼蠕墨铸铁及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种铜钼蠕墨铸铁，由以下原材料制成：生铁、锰铁、钼铁、75si-fe合金和mg-re系合金；上述原材料配比后，各元素成分的重量百分比为：碳3.6～3.8％，硅2.2～2.3％，锰0.3～0.4％，硫0～0.03％，磷0～0.06％，铜0.4％，钼0.2％，铼0～0.2％，镁0.1～0.5％，钙0.2～0.33％，其余为铁。

一种铜钼蠕墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：

(1)准备原材料，原材料包括生铁、锰铁、钼铁、75si-fe合金和mg-re系合金；将原材料进行称重配比，配比后各元素成分的重量百分比为：碳3.6～3.8％，硅2.2～2.3％，锰0.3～0.4％，硫0～0.03％，磷0～0.06％，铜0.4％，钼0.2％，铼0～0.2％，镁0.1～0.5％，钙0.2～0.33％，其余为铁；

(2)将生铁置于炉内升温，待完全熔化后，加入钼铁和锰铁，得到铁水；

(3)将75si-fe合金放入铁水中进行孕育处理；

(4)将mg-re系合金置于浇注处理包底部，采用堤坝式冲入法进行蠕化处理；

(5)采用底注式浇入法，将孕育后的铁水浇注到浇注处理包，浇注温度为1440～1500℃。

进一步的，步骤(2)中将生铁置于炉内升温，升温至1280～1320℃时，加入钼铁和锰铁。

进一步的，mg-re系合金的加入量为0.45～0.5％。

进一步的，mg-re系合金的粒度大小为5～6mm。

进一步的，mg-re系合金的中各元素质量百分比为：铼8～10％，镁3.5～5.0％，硅43～46％，钙2～3％，其余为铁。

进一步的，75si-fe合金的加入量为0.7～0.8％。

进一步的，75si-fe合金的粒度大小为8～10mm。

进一步的，铜钼蠕墨铸铁中珠光体含量>50％，此处是体积分数；蠕化率>80％。

进一步的，铜钼蠕墨铸铁中碳当量为4.2～4.4％；碳当量ce＝c％+si％/4+p％/2。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供一种铜钼蠕墨铸铁制备方法，通过调控mg-re和75si-fe的量对铜钼蠕墨铸铁进行蠕化和孕育，可以实现蠕化率达86％，抗拉强度大于360mpa，显著改善了蠕墨铸铁的机械性能、抗热裂纹，蠕化率的提高有利于改善其导热性能，进一步解决了现有技术中存在的问题。本发明提供一种铜钼蠕墨铸铁，蠕化率高、力学性能及导热性能好。

附图说明

图1为本发明的实施例1中蠕化率为83％时的蠕墨铸铁的显微图；

图2为本发明的实施例1中蠕化率为83％时蠕墨铸铁的应力应变曲线图；

图3为本发明的实施例2中蠕化率为86％时的蠕墨铸铁的显微图；

图4为本发明的实施例2中蠕化率为86％时蠕墨铸铁的应力应变曲线图。

其中：横坐标为拉伸应变，其单位为mm/mm；纵坐标为拉伸压力，其单位为mpa；本发明的百分数如无交代均指重量百分数。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

实施例1

采用中频感应电炉熔炼制备蠕墨铸铁，具体制备工艺为：准备材料，生铁、锰铁、钼铁、75si-fe合金和mg-re系合金；配比材料，上述材料配比后，各元素成分的重量百分比为：碳3.6％，硅2.2％，锰0.3％，硫0.03％，磷0.06％，铜0.4％，钼0.2％，铼0.1％，镁0.2％，钙0.2％，其余为铁。先将生铁置于炉内升温，待熔化完全至1290℃后加入钼铁和锰铁，蠕化和孕育处理都采用堤坝式冲入法，蠕化剂采用mg-re系合金，粒度大小为5mm，加入量为0.45％；孕育剂采用75si-fe合金，粒度大小为8mm，加入量为0.8％，浇注温度为1460℃，即可制得铜钼蠕墨铸铁。参见图1，利用图1去观察其金相组织，金相组织中基体为珠光体和铁素体，石墨形状为蠕虫状，统计软件统计出其蠕化率为83％。参加图2，图2为实施例1中蠕墨铸铁的应力应变曲线图，可以看出其室温抗拉强度为>365mpa，延伸率>3％。

实施例2

采用中频感应电炉熔炼本发明材料，具体制备工艺为：准备材料生铁、锰铁、钼铁、75si-fe合金和mg-re系合金；配比材料，上述材料配比后，各元素成分的重量百分比为：碳3.8％，硅2.3％，锰0.4％，铜0.4％，钼0.2％，铼0.2％，镁0.4％，钙0.3％，其余为铁。先将生铁置于炉内升温，待熔化完全至1320℃后加入钼铁和锰铁，蠕化和孕育处理都采用堤坝式冲入法，蠕化剂采用mg-re系合金，粒度大小为6mm，加入量为0.5％；孕育剂采用75si-fe合金，粒度大小为10mm，加入量为0.8％，浇注温度为1480℃，即可制得铜钼蠕墨铸铁。参见图3，利用图3去观察其金相组织，金相组织中基体为珠光体和铁素体，石墨形状为蠕虫状，统计软件统计出其蠕化率为86％。参加图4，图4为实施例2中蠕墨铸铁的应力应变曲线图，可以看出其室温抗拉强度为>360mpa，延伸率>3.5％。

实施例3

采用中频感应电炉熔炼本发明材料，具体制备工艺为：准备材料生铁、锰铁、钼铁、75si-fe合金和mg-re系合金；配比材料，上述材料配比后，各元素成分的重量百分比为：碳3.7％，硅2.27％，锰0.35％，硫0.01％，磷0.03％，铜0.4％，钼0.2％，铼0.15％，镁0.3％，钙0.25％，其余为铁。先将生铁置于炉内升温，待熔化完全至1300℃后加入钼铁和锰铁，蠕化和孕育处理都采用堤坝式冲入法，蠕化剂采用mg-re系合金，粒度大小为5-6mm，加入量为0.47％；孕育剂采用75si-fe合金，粒度大小为8-10mm，加入量为0.75％，浇注温度为1500℃，即可制得铜钼蠕墨铸铁。

实施例4

本实施例提供一种原材料的成分表，如表1所示：

表1各种原材料的成分表(wt.％)

本发明的优点在于本发明产品蠕化率高，可超过80％，同时具有强度高，塑性好，耐热、导热性、铸造成型性能好等综合性能，其室温拉伸强度>355mpa，屈服强度为>285.1mpa，延伸率>3％，布氏硬度为165.8～170.5hb。本发明的铜钼蠕墨铸铁可用于制备汽车排气管、钢锭模、制动鼓及制动盘、缸体缸盖钢锭模、制动鼓、制动盘及缸体缸盖。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。