专利名称：点状石墨铸铁及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种新型铁-碳合金-点状石墨铸铁(以下简称点墨铸铁)及其制造方法。
目前国内外，在《铸铁冶金学》、《铸铁金相学》中，尚无点墨铸铁，与它相近的有球墨铸铁，球墨铸铁主要是通过镁或镁类合金作球化剂，这样才使大部份碳以球状石墨的形式存在。虽然球墨铸铁自问世以来已广泛应用，但还存在着以下不足一是要用昂贵的镁或镁类合金作球化剂。二是要选用优质生铁，特别是要选用低磷、低硫生铁。三是受含硫量及处理方法的影响，球化效果不稳定。四是炉前处理劳动条件差。五是铸铁中的黑斑现象易产生且至今未解决。六是在大断面的铸件中心球化易衰退。七是生产成本高。
本发明的目的在于提供一种铸铁中的碳全部或大部份以点状石墨的形式存在的新型铁-碳合金-点墨铸铁。
本发明是这样完成的，其机理是铸铁中的石墨形态不同，对铸铁基体引起应力的切割作用有明显的差异，因而使铸铁的机械性能发生很大的差别。自古到今，人们寻求提高铸铁机械性能的科研方向，首先是从改变其石墨形态入手的。如灰口铸铁中的石墨形态为片状，蠕墨铸铁中的石墨形态为蠕虫状，可锻铸铁中的石墨形态为絮状，球墨铸铁中的石墨形态为球状，本发明的石墨形态则呈点状，它在电子显微镜下窥视乃是小球状，在铸态条件下点状石墨量达700～800个/毫米2。故共晶团细化，无论是珠光体或铁素体点墨铸铁都比一般球墨铸铁和可锻铸铁的宏观断口与微观组织明显细化，从而突出表现了这种点墨铸铁的机械性能为高强度、高韧性。并且在成份配方中如采用另一种处理方法，又可获得特殊优越的抗磨性材料-点墨抗磨铸铁，它的宏观组织是极细和致密的白口铸铁，微观组织中渗碳体是均匀分布的断网或团球状，同时在渗碳体的骨架上析出点状石墨加牛眼状铁素体，使亚共晶白口铁中，硬而且脆的网状渗碳体改变为硬而富有韧性的高强度的白口铁。因此这种点墨抗磨铸铁的抗磨性能好，可与高铬合金相媲美，而且有足够的强度和冲击韧性，这就从根本上有别于一般又硬又脆的普通白口铁。铸铁中点状石墨的获得则是通过控制铁水中的C，Si，Mn的含量和炉前加入特殊的变质剂和孕育剂来完成的。具体方法是在冲天炉所熔化的低碳、低硅铁水，一般控制在C，2.7～3.5%;Si，1.4～1.8%和Mn，0.4～0.8%之间，至于P和S的含量要求，不必像生产球墨铸铁那样严格，可以放宽到0.2～0.25%之间，炉前变质所加入的特殊变质剂有硅铁(75%)，稀土硅铁，和硅钙合金等，其加入量按铁水重的百分数计，具体是硅铁(75)，0.3～0.5%，稀土硅铁，0.3～0.6%，硅钙合金，0.3～0.6%。此外炉前加入的特殊变质剂中，尚有微量的Bi或Caocl2，其加入量分别为铁水重量的1‰左右，至于孕育剂及其孕育方法，则是用硅铁为75%进行瞬时孕育处理，其加入量为0.4～0.8%。通过上述方法处理后即可完成本发明。它所完成的点墨铸铁，目前可以获得如下系列(一)从铸态条件下获得不同基体的点墨铸铁，它与球墨铸铁一样，同样可进行各种要求的热处理，因而其机械性能与国家标准中各类不同基体的球墨铸铁相当，甚至于超出。在熔炼处理工艺中，当硫含量超出球墨铸铁要求的一倍以上时，仍保证析出点状石墨，不存在球化不良的现象。点墨铸铁的衰退从处理到浇注比球墨铸铁延长10～15分钟，并且如已发现衰退，还可以用微量点墨变质剂进行临时补充获得纠正。由于大量点状石墨的析出，可减少凝固缩松，同时实现在大断面铸件中无石墨畸变。由于无镁合金变质，点墨铸铁再也没有球墨铸铁中固有的黑斑及石墨飘浮出现。(二)点墨可锻铸铁，它是在上述方法中将冲天炉熔化后的铁水中的C，Si，Mn的含量终量控制在C，2.5～2.8%，Si，1.0～1.6%和Mn，0.4～0.6之间，并且经与上述同样的孕育和加入同样的特殊变质剂的条件下获得的，这种点墨可锻铸铁突破了一般可锻铸铁的禁区，即铸态必须是全白口，铸件壁厚要小于50毫米等。由于点状石墨的核心多，碳原子扩散距离缩短，石墨化退火温度可下降100～150℃，退火周期相对下降一倍以上，机械性能可十分稳定地实现超高牌号бb400～450牛/毫米2，δ15～20%，退火后的铸件无常规生产中过烧、石墨化不足、变形等等废品。同时在铸造工艺中，由于有点状石墨析出，其铸件壁厚可大于50毫米以上，体积收缩与线收缩下降，与常规比，本来用大冒口补缩者可以变小，用小冒口者可以不用，铸件热节部份无疵病，从而提高了成品率。(三)点墨抗磨铸铁，它是在上述方法中将冲天炉熔化后的铁水中的C，Si，Mn含量终量控制在C，2.2～2.5%，Si，1.0～1.4%和Mn，0.8～1.2%之间，并且经与上述在亚共晶成份的铁-碳合金中同样孕育和加入同样的特殊变质剂的条件下获得的。其宏观断口似钢，金相组织中渗碳体呈团球和断网状均匀分布。其机械性能一般可达бbb600～800牛/毫米2，αk0.5～1.0，HRc40～50。如用此材料作为磨球，在长期运转中，不但磨耗低，且磨损均匀始终不失圆，并且在铸造工艺上，无论大小球均不用冒口，成品率极高，球的中心无任何缩松缺陷，这是因为点状石墨的析出产生石墨的膨胀作用以及控制浇注温度在1360℃以下获得的。
本发明的优点是不用镁及镁类合金作球化剂，对生铁的成份要求不严格，炉前处理方法简单，无烟气、火光等公害，球化效果十分稳定，从而成品率高，铸铁中无黑斑及石墨飘浮现象，在大断面铸件的中心球化不易衰退，铸件中浇冒口少、小或无，退火周期减少，退化后的废品少或无，生产成本低。
用本发明制造出来的点墨铸铁，近年来已在技术不公开的条件下，通过数厂的生产实践，证明不但完全可以实现本发明，同时已应用于生产，因此这里不再列举多个实施例。
权利要求
1.一种点状石墨铸铁及其制造方法，它是在球墨铸铁的基础上脱颖而出的新材料，其特征在于a、在经冲天炉熔化后的铁水中的下列元素，应当控制在c，2.7～3.5%，Si，1.4～1.8%和Mn，0.4～0.8之间，b、炉前变质所加入的特殊变质剂有硅铁(75%)、稀土硅铁、和硅钙合金，其加入量按铁水量的百分数计，具体是硅铁(75%)，0.3～0.5%，稀土硅铁，0.3～0.6%，硅钙合金，0.3～0.6%，此外还有微量的B1或Caocl2，其加入量分别为铁水重量的1‰左右，c、瞬时孕育硅铁为75%，加入量0.4～0.8%。
2.根据权利要求1所述的一种点状石墨铸铁及其制造方法，其特征在于另有一种点墨可锻铸铁，它除了炉前加入的变质剂和瞬时孕育相同外，熔化后的铁水中的C，Si和Mn的含量终量则控制在c，2.5～2.8%，Si，1.0～1.6%和Mn，0.4～0.6之间。
3.根据权利要求1所述的一种点状石墨铸铁及其制造方法，其特征在于还有一种点墨抗磨铸铁，它除了炉前加入的变质剂和瞬时孕育相同外，熔化后的铁水中的C，Si和Mn的含量终量则控制在C，2.2～2.5%，Si，1.0～1.4%和Mn，0.8～1.2%之间。
全文摘要
本发明涉及一种点状石墨铸铁及其制造方法。其特征在于将铁水中的C、Si和Mn的含量终量控制在一定的范围内，再经炉前孕育和加入一些特殊的变质剂而成。其优点是不用镁或镁类合金作球化剂，对生铁的成分要求不严格，炉前处理方法简单，并无烟气、火光等公害，球化效果稳定，从而成品率高，铸铁中无黑斑及石墨飘浮现象，在大断面铸件中心的球化不易衰退，铸件中的浇冒口少、少或无，退火周期减小，退火后的废品小或无，生产成本低。
文档编号C22C33/08GK1072215SQ91106839
公开日1993年5月19日 申请日期1991年11月9日 优先权日1991年11月9日
发明者肖至刚 申请人:肖至刚