一种球铁铸件及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于铸造技术领域，尤其是涉及一种球铁铸件及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其金相组织由石 墨球和基体组织组成，GB/T 9441-2009《球墨铸铁金相检验》把石墨球按圆整度的高低分 为6级，球化率高，球铁的塑性和韧性就好；石墨球按尺寸大小分成六级，减小石墨球径，增 加石墨球在单位面积的个数可以明显地提高球铁的强度、塑性和韧性。球铁的基体组织主 要有铁素体、珠光体、奥氏体、贝氏体、马氏体，以及渗碳体和磷共晶等，其中，渗碳体和磷共 晶可以强烈降低球铁的抗拉强度、延伸率和冲击韧性，故应避免渗碳体和磷共晶的出现。与 石墨呈片状的灰铸铁相比，球铁的抗拉强度、延伸率和冲击韧性均大幅度提高，例如：经过 合金化和热处理过的球铁抗拉强度可以高达1400MPa ;铁素体基体的球铁延伸率可达22% 以上，-40°C时V型缺口试样的冲击值可达12J以上。
[0003] 球铁已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件，正是 基于其优异的性能，相对较低的成本，因此，球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用 十分广泛的铸铁材料。
[0004] 球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能， 特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。铸件一般都是通过热处理正火提 高基体中的珠光体，来达到性能要求的。为节约热处理成本，现有工艺是在生产以上铸件 时，炉前配料加入了锰、铜和锡。而铜、锡等贵重金属虽然能使铸件铸态达到技术条件所要 求的金相组织和机械性能从而取消热处理工艺。尽管这些贵重金属的添加，减少了热处理 工艺，但生产成本依然较高，经济效益不够显著。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的问题是提供一种球铁铸件及其制造方法，该铸件化学成分稳定， 制造工艺简单，生产成本低。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种球铁铸件，其化学成分为： C3. 5 ~3. 9%，Si2. 4 ~3· 2%，Mn 0· 4 ~0· 5%，P 彡 0· 1%，S 彡 0· 03%，Ti < 0· 04%，Mg 残(λ 030 ~(λ 045%，Re 残(λ 005 ~(λ 015%，其余为 Fe。
[0007] 其制备过程包括如下步骤：
[0008] ①原材料检验：检测原材料中C、Si、Mn、S、P的含量；
[0009] ②原料的配比：将检验合格的原材料，按重量百分比依次投料Q12生铁56%，废钢 8 %，回炉料36 %进行配比；
[0010] ③熔炼铁水：将配比好的原料加热，使之成为1500°C~1550°C的铁水并熔炼；
[0011] ④球化和孕育：对熔炼好的铁水加入球化剂进行球化，同时加入孕育剂进行包内 孕育；
[0012] ⑤浇注：在铁型覆砂的造型中浇注铁水温度控制在1350°C~1450°C，并且要在铁 水球化完后6分钟内浇注完毕，同时再进行随流孕育，然后自然冷却8~10小时；
[0013] ⑥后处理：将铸型开箱，取出球铁铸件清理，然后将其进行回火处理，保温时间 4~6小时，回火之后自然冷却，待铸件表面温度600°C以下时出件，然后依次进行抛丸和打 磨，检验合格之后进行机加工。
[0014] 进一步，所述球化剂为Mg 5~6%、Re 0. 5~1. 0%的稀土硅铁镁合金球化剂，且 加入重量百分数含量为熔炼总量的0. 8%。
[0015] 进一步，所述孕育剂FeSi75,且在包内孕育时孕育剂的加入重量百分数含量为熔 炼总量的〇. 4%，随流孕育时孕育剂的加入重量百分数含量为熔炼总量的0. 2%。
[0016] 进一步，所述步骤④熔炼铁水时，取试块进行含碳量检测，若含碳量小于规定指 标，则加入增碳剂；若含碳量大于规定指标，则再加废钢。
[0017] 进一步，所述增碳剂为石墨增碳剂。
[0018] 本发明具有的优点和积极效果是：
[0019] 1)原材料配比合理，操作简便，并且规定了球化剂中镁和稀土的含量范围，有利于 将镁和稀土控制在所要求的范围内，球化率能达到92%以上。
[0020] 2)生产工艺简单，能耗下降明显，适用于大批量生产。
[0021] 3)进行包内孕育和随流孕育两次孕育，孕育效果好，产品质量好。
[0022] 4)确保球铁具有良好的综合力学性能的同时，节约了铜、锡等贵重金属的添加，生 产生本低。
【具体实施方式】
[0023] 下面对本发明的具体实施例做详细说明。
[0024] 实施例1
[0025] 一种球铁铸件，其化学成分为：C3. 5 %，Si2. 5 %，Μη 0· 4 %，P彡0· 1 %， S 彡 0· 03%，Ti < 0· 04%，Mg 残 0· 030 ~0· 045%，Re 残 0· 005 ~0· 015%，其余为 Fe。
[0026] 实施例2
[0027] 一种球铁铸件，其化学成分为：C3. 7 %，Si2. 9 %，Μη 0· 45 %，P彡0· 1 %， S 彡 0· 03%，Ti < 0· 04%，Mg 残 0· 030 ~0· 045%，Re 残 0· 005 ~0· 015%，其余为 Fe。
[0028] 实施例3
[0029] 一种球铁铸件，其化学成分为：C3. 8 %，Si3. 2 %，Μη 0· 5 %，P彡（λ 1 %， S 彡 0· 03%，Ti < 0· 04%，Mg 残 0· 030 ~0· 045%，Re 残 0· 005 ~0· 015%，其余为 Fe。
[0030] 以上实施例中球铁铸件的制备过程包括如下步骤：
[0031] ①原材料检验：检测原材料中C、Si、Mn、S、P的含量；
[0032] ②原料的配比：将检验合格的原材料，按重量百分比依次投料Q12生铁56%，废钢 8 %，回炉料36 %进行配比；
[0033] ③熔炼铁水：将配比好的原料加热，使之成为1500°C~1550°C的铁水并熔炼；
[0034] ④球化和孕育：对熔炼好的铁水加入球化剂进行球化，同时加入孕育剂进行包内 孕育；
[0035] ⑤浇注：在铁型覆砂的造型中浇注铁水温度控制在1350°C~1450°C，并且要在铁 水球化完后6分钟内浇注完毕，同时再进行随流孕育，然后自然冷却8~10小时；
[0036] ⑥后处理：将铸型开箱，取出球铁铸件清理，然后将其进行回火处理，保温时间 4~6小时，回火之后自然冷却，待铸件表面温度600°C以下时出件，然后依次进行抛丸和打 磨，检验合格之后进行机加工。
[0037] 其中，所述球化剂为Mg 5~6%、Re 0. 5~1. 0%的稀土硅铁镁合金球化剂，且加 入重量百分数含量为熔炼总量的0. 8%。
[0038] 需要说明的是，为便于机加工，在实际操作中，保证强度的同时，硅含量2. 4%为 宜。
[0039] 其中，所述孕育剂FeSi75,且在包内孕育时孕育剂的加入重量百分数含量为烙炼 总量的0. 4%，随流孕育时孕育剂的加入重量百分数含量为熔炼总量的0. 2%。
[0040] 需要说明的是,一般孕育吸收80%孕育量占铁水量0. 2%~0. 4%。
[0041] 其中，所述步骤④熔炼铁水时，取试块进行含碳量检测，若含碳量小于规定指标， 则加入增碳剂；若含碳量大于规定指标，则再加废钢。
[0042] 其中，所述增碳剂为石墨增碳剂。
[0043] 增碳剂为炼钢、铸造常用原料，本发明使用固定碳含量高、硫和灰分含量少的石 墨增碳剂，如可以选择使用市面上销售的卓越石墨有限公司生产的石墨增碳剂，牌号为 9012S，粒度为0. 6~4. 75mm，产品规格如下表：
[0044]
[0045] 球化剂可以使用埃肯碳素（中国）有限公司生产的EImag5800牌号的低镁低稀土 球化剂，成份见下表：
[0046]
[0047] 上述各实施例得到的球铁具体性能指标如下表：
[0048]
[0049] 通过实测，炉内硅增2%~8%，锰烧损5%~15%。
[0050] 本发明的生产工艺简单，能耗下降明显，适用于大批量生产。原材料配比合理，并 规定了球化剂中镁和稀土的含量范围，有利于将镁和稀土控制在所要求的范围内，使浇注 成型的球铁体的石墨化级别稳定在1-2级（球化率90%以上）。同时，进行包内孕育和随 流孕育两次孕育，孕育效果好，产品质量好。另外，确保球铁具有良好的综合力学性能的同 时，节约了铜、锡等贵重金属的添加，生产生本低。
[0051] 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施 例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进 等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1. 一种球铁铸件，其特征在于：所述球铁铸件的化学成分为：C3. 5~3. 9%，Si2. 4~ 3· 2%，Mn 0· 4~0· 5%，P彡0· 1%，S彡0· 03%，Ti<0· 04%，Mg残0· 030~0· 045%，Re 残0· 005~(λ 015%，其余为Fe。2. -种权利要求1所述球铁铸件的制造方法，其特征在于：其制备过程包括如下步 骤： ① 原材料检验：检测原材料中C、Si、Mn、S、P的含量； ② 原料的配比：将检验合格的原材料，按重量百分比依次投料Q12生铁56 %，废钢8 %， 回炉料36 %进行配比； ③ 熔炼铁水：将配比好的原料加热，使之成为1500°C~1550°C的铁水并熔炼； ④ 球化和孕育：对熔炼好的铁水加入球化剂进行球化，同时加入孕育剂进行包内孕 育； ⑤ 浇注：在铁型覆砂的造型中浇注铁水温度控制在1350°C~1450°C，并且要在铁水球 化完后6分钟内浇注完毕，同时再进行随流孕育，然后自然冷却8~10小时； ⑥ 后处理：将铸型开箱，取出球铁铸件清理，然后将其进行回火处理，保温时间4~6小 时，回火之后自然冷却，待铸件表面温度600°C以下时出件，然后依次进行抛丸和打磨，检验 合格之后进行机加工。3. 根据权利要求2所述的球铁铸件的制造方法，其特征在于：所述球化剂为Mg5~ 6%、Re0. 5~1. 0%的稀土硅铁镁合金球化剂，且加入重量百分数含量为熔炼总量的 0· 8%〇4. 根据权利要求2所述的球铁铸件的制造方法，其特征在于：所述孕育剂FeSi75,且在 包内孕育时孕育剂的加入重量百分数含量为熔炼总量的0.4%，随流孕育时孕育剂的加入 重量百分数含量为熔炼总量的〇. 2%。5. 根据权利要求2所述的球铁铸件的制造方法，其特征在于：所述步骤④熔炼铁水时， 取试块进行含碳量检测，若含碳量小于规定指标，则加入增碳剂；若含碳量大于规定指标， 则再加废钢。6. 根据权利要求5所述的球铁铸件的制造方法，其特征在于：所述增碳剂为石墨增碳 剂。
【专利摘要】本发明提供一种球铁铸件，其化学成分为：C3.5～3.9％，Si2.4～3.2％，Mn？0.4～0.5％，P≤0.1％，S≤0.03％，Ti＜0.04％，Mg残0.030～0.045％，Re残0.005～0.015％，其余为Fe。通过炉前的检验和配料，然后通过熔炼、球化和孕育以及浇注，再进行后处理，如热处理、抛丸、打磨以及机加工等成产出产品。两次孕育，效果好。生产工艺简单，能耗下降明显，适用于大批量生产。在确保球铁具有良好的综合力学性能的同时，节约了铜、锡等贵重金属的添加，生产生本低。另外，原材料配比简便，镁和稀土都控制在所要求的范围内，使浇注成型的球铁体的石墨化级别稳定在1-2级。
【IPC分类】C22C37/10, C21D5/00, C22C37/04, C22C33/08
【公开号】CN105441782
【申请号】CN201410508724
【发明人】孙士俊
【申请人】天津众达精密机械有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年9月28日