铁素体球墨铸铁及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及球墨铸铁领域，具体涉及一种铁素体球墨铸铁及其制备方法，所述铁素体球墨铸铁中各元素成份的质量百分比为：碳3.5％?3.8％，硅2.4％?2.7％，锰0.29％?0.35％，铈0.03％?0.04％，镁0.045％?0.06％，钇0.08％?0.1％，钼0.01％?0.02％，铼0.02％?0.03％，磷≤0.04％，硫≤0.018％，余量为铁，其制备方法具体包括以下步骤：(1)用中频感应电炉对原料进行熔化，然后进行脱硫处理；(2)将碳化硅粉末和稀土镁合金混合均匀后倒入球化包内，上面覆盖第一孕育剂，进行球化处理和第一次孕育处理，再进行第二次孕育处理，浇注，得铸件；(3)将铸件进行热处理，得铁素体球墨铸铁，本发明中的铁素体球墨铸铁球化率高，具有较高的强度及优异的韧性和冲击塑性，制备方法简单高效。
【专利说明】
铁素体球墨铸铁及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明设及球墨铸铁领域，具体设及一种铁素体球墨铸铁及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 我国球墨铸铁生产起步很早，1950年就研制成功并投入生产，至今我国球墨铸铁 年产量达230万吨，位于美国、日本之后，居世界第=位。适合我国国情的稀±儀球化剂的研 制成功，铸态球墨铸铁W及奥氏体-贝氏体球墨铸铁等各个领域的生产技术和研究工作均 达到了很高的技术水平。铁素体球墨铸铁指基体中铁素体含量大于80%、余为珠光体的球 墨铸铁，具有良好的冲击塑性和初性，但强度较低。其用于制造受力较大而又承受震动和冲 击的零件，大量用于汽车、农机、船舶、冶金、化工等部口、成为重要的铸铁材料。
[0003] 影响铁素体球墨铸铁塑性的主要因素为化学成分、石墨球的大小及形状、残留的 自由渗碳体及夹杂物相、铁素体的晶粒度等。中国专利CN 103060671 A公开了一种"铁素体 球墨铸铁及其制备方法"，此发明通过选用优质的原材料，调整铁水中碳、娃、儘的含量，铁 水经脱氧净化，预处理，球化孕育处理，获得高强度高初性铁素体球墨铸铁，但是对于所述 铁素体球墨铸件的强度及初性还可W做进一步的提高。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种铁素体球墨铸铁及其制备方法，所述铁素体球墨铸铁具有较高 的强度及优异的初性和冲击塑性，且制备方法简单高效。
[0005] 为实现W上目的，本发明通过W下技术方案予W实现：
[0006] -种铁素体球墨铸铁，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：碳 3.5%-3.8%，娃2.4%-2.7%，儘0.29%-0.35%，姉0.03%-0.04%，儀0.045%-0.06%，锭 0.08%-0.1%，钢0.01%-0.02%，鍊0.02%-0.03%，憐<0.04%，硫<0.018%，余量为铁。
[0007] 优选地，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为:碳3.6%，娃2.5%， 车孟0.32%，姉0.035%，儀0.05%，锭0.09%，钢0.015%，鍊0.025%，憐 < 0.04%，硫 < 0.018%，余量为铁。
[000引铁素体球墨铸铁的制备方法，具体包括W下步骤：
[0009] (1)将低憐、低硫的优质生铁与废钢用中频感应电炉在1450-1480°C下进行烙化， 全部烙化后检测铁水中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫 处理；
[0010] (2)将碳化娃粉末与铁水总重量1.3 % -1.5 %的稀±儀合金混合均匀后倒入球化 包内，紧实，上面均匀覆盖铁水总重量〇.4%-〇.6%的孕育剂，冲入铁水总量的四分之=，完 成球化处理和第一次孕育处理后，冲入铁水总量的四分之一，将铁水总重量0.2%-0.4%的 孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，诱注，得铸件；
[0011] (3)将所述铸件加热至900-950°C，保溫2-4h，Wl〇-12°C/min的速度降溫至550-60(TC，再空冷至室溫;将空冷后的铸件加热至700-750°C，保溫3-化，W2-4°C/min的速度降 溫至550-600°C，再空冷至室溫，得所述铁素体球墨铸铁。
[0012 ] 优选地，所述生铁和废钢的重量比为8-9:2-3。
[001 ；3] 优选地，所述步骤(2)中碳化娃的加入量为铁水总重量的0.35 % -0.45 %。
[0014] 优选地，所述稀±儀合金的粒度为0.5-1.5mm。
[0015] 优选地，所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为:娃40%-50%、巧2%-2.5%、 领0.4%-0.7%、儘2%-3%，钢0.1%-0.2%，鍊0.3-0.5%，余量为铁。
[0016] 本发明的有益效果为:本发明将碳化娃和球化剂充分混合后使用，两者协同作用， 可显著增加石墨球数和铁素体含量，对提高球化率、减少枝晶、降低缩松生成倾向有很好的 效果。在孕育剂中加入钢及鍊，可W提高球墨铸铁的强度及塑性，加入适量的祕可W增加球 墨的数量及球化率，本发明中的孕育剂在加入量少的情况下也有很好的孕育效果。本发明 在热处理过程中，合理设置加热溫度、保溫时间、冷却速率及方式，使铁素体球墨铸件的强 度和初性有了很大的提高。本发明中的铁素体球墨铸铁球化率高，具有较高的强度及优异 的初性和冲击塑性，制备方法简单高效。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，实施例不能理解为是对 技术解决方案的限制。
[001引实施例1:
[0019] -种铁素体球墨铸铁，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：碳 3.6%，娃2.5%，车孟0.32%，姉0.035%，儀0.05%，锭0.09%，钢0.015%，鍊0.025%，憐< 0.04%，硫含0.018%，余量为铁。
[0020] 铁素体球墨铸铁的制备方法，具体包括W下步骤：
[0021] (1)将低憐、低硫的优质生铁与废钢用中频感应电炉在1450°C下进行烙化，全部烙 化后检测铁水中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫处理；
[0022] (2)将铁水总重量0.45%的碳化娃粉末与铁水总重量1.3%的稀±儀合金(粒度为 1.5mm)混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖铁水总重量0.4%的孕育剂，冲入铁 水总量的四分之=，完成球化处理和第一次孕育处理后，冲入铁水总量的四分之一，将铁水 总重量0.4%的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，诱注，得铸件；
[0023] (3)将所述铸件加热至900°C，保溫4h，WlO°C/min的速度降溫至600°C，再空冷至 室溫;将空冷后的铸件加热至700°C，保溫化，W2°C/min的速度降溫至600°C，再空冷至室 溫，得所述铁素体球墨铸铁。
[0024] 所述生铁和废钢的重量比为8:3。
[0025] 所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为：娃50%、巧2%、领0.7%、儘2%，钢 0.2%，鍊0.3%，余量为铁。
[0026] 实施例2:
[0027] -种铁素体球墨铸铁，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：碳 3.8%，娃2.4%，车孟0.35%，姉0.03%，儀0.045%，锭0.08%，钢0.02%，鍊0.02%，憐 < 0.04%，硫含0.018%，余量为铁。
[0028] 铁素体球墨铸铁的制备方法，具体包括W下步骤：
[0029] (I)将低憐、低硫的优质生铁与废钢用中频感应电炉在1480°C下进行烙化，全部烙 化后检测铁水中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫处理；
[0030] (2)将铁水总重量0.35%的碳化娃粉末与铁水总重量1.5%的稀±儀合金(粒度为 0.5mm)混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖铁水总重量0.6%的孕育剂，冲入铁 水总量的四分之=，完成球化处理和第一次孕育处理后，冲入铁水总量的四分之一，将铁水 总重量0.2%的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，诱注，得铸件；
[0031] (3)将所述铸件加热至950°C，保溫化，Wl2°C/min的速度降溫至550°C，再空冷至 室溫;将空冷后的铸件加热至750°C，保溫化，W4°C/min的速度降溫至550°C，再空冷至室 溫，得所述铁素体球墨铸铁。
[0032] 所述生铁和废钢的重量比为9:2。
[0033] 所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为:娃40%、巧2.5%、领0.4%、儘3%，钢 0.1%，鍊0.5%，余量为铁。
[0034] 实施例3:
[0035] -种铁素体球墨铸铁，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：碳 3.5%，娃2.7%，车孟0.29%，姉0.04%，儀0.045%，锭0.1%，钢0.01 %，鍊0.03%，憐 < 0.04%，硫含0.018%，余量为铁。
[0036] 铁素体球墨铸铁的制备方法，具体包括W下步骤：
[0037] (1)将低憐、低硫的优质生铁与废钢用中频感应电炉在1460°C下进行烙化，全部烙 化后检测铁水中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫处理；
[0038] (2)将铁水总重量0.4%的碳化娃粉末与铁水总重量1.4%的稀±儀合金(粒度为 Imm)混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖铁水总重量0.5%的孕育剂，冲入铁水 总量的四分之=，完成球化处理和第一次孕育处理后，冲入铁水总量的四分之一，将铁水总 重量0.3%的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，诱注，得铸件；
[0039] (3)将所述铸件加热至950°C，保溫化，Wl2°C/min的速度降溫至580°C，再空冷至 室溫;将空冷后的铸件加热至750°C，保溫化，W3°C/min的速度降溫至580°C，再空冷至室 溫，得所述铁素体球墨铸铁。
[0040] 所述生铁和废钢的重量比为9:3。
[0041] 所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为:娃45%、巧2%、领0.6%、儘2.5%，钢 0.15%，鍊0.4%，余量为铁。
[0042] 实施例4:
[0043] -种铁素体球墨铸铁，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：碳 3.8%，娃2.7 %，车孟0.29 %，姉0.03 %，儀0.06 %，锭0.08 %，钢0.02 %，鍊0.02 %，憐 < 0.04%，硫含0.018%，余量为铁。
[0044] 铁素体球墨铸铁的制备方法，具体包括W下步骤：
[0045] (1)将低憐、低硫的优质生铁与废钢用中频感应电炉在1480°C下进行烙化，全部烙 化后检测铁水中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫处理；
[0046] (2)将铁水总重量0.35%的碳化娃粉末与铁水总重量1.5%的稀±儀合金(粒度为 0.5mm)混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖铁水总重量0.6%的孕育剂，冲入铁 水总量的四分之=，完成球化处理和第一次孕育处理后，冲入铁水总量的四分之一，将铁水 总重量0.4%的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，诱注，得铸件；
[0047] (3)将所述铸件加热至900°C，保溫4h，WirC/min的速度降溫至600°C，再空冷至 室溫;将空冷后的铸件加热至700°C，保溫化，W3°C/min的速度降溫至600°C，再空冷至室 溫，得所述铁素体球墨铸铁。
[004引所述生铁和废钢的重量比为8:2。
[0049]所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为:娃50%、巧2.5%、领0.4%、儘2%，钢 0.2%，鍊0.5%，余量为铁。
[(K)加]实施例5:
[0051] -种铁素体球墨铸铁，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：碳 3.7%，娃2.5%，车孟0.33%，姉0.03%，儀0.055%，锭0.1%，钢0.01 %，鍊0.025%，憐 < 0.04%，硫含0.018%，余量为铁。
[0052] 铁素体球墨铸铁的制备方法，具体包括W下步骤：
[0053] (1)将低憐、低硫的优质生铁与废钢用中频感应电炉在1450°C下进行烙化，全部烙 化后检测铁水中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫处理；
[0054] (2)将铁水总重量0.35%的碳化娃粉末与铁水总重量1.3%的稀±儀合金(粒度为 1.5mm)混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖铁水总重量0.4%的孕育剂，冲入铁 水总量的四分之=，完成球化处理和第一次孕育处理后，冲入铁水总量的四分之一，将铁水 总重量0.2%的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，诱注，得铸件；
[0055] (3)将所述铸件加热至950°C，保溫化，Wl2°C/min的速度降溫至550°C，再空冷至 室溫;将空冷后的铸件加热至750°C，保溫4h，W2.5°C/min的速度降溫至560°C，再空冷至室 溫，得所述铁素体球墨铸铁。
[0化6] 所述生铁和废钢的重量比为8:3。
[0057] 所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为：娃40%、巧2%、领0.7%、儘3%，钢 0.1%，鍊0.3%，余量为铁。
[0058] 性能测试:对由实施例1-5所制得的铁素体球墨铸铁进行性能测试，测试结果如表 1所示：
[0059] 表1铁素体球墨铸铁的性能测试结果
[0060]
[0061]由表1的测试结果可知，本发明中的铁素体球墨铸铁球化率高，具有较高的强度及 优异的初性和冲击塑性。
【主权项】
1. 一种铁素体球墨铸铁，其特征在于，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的质量百分 比为：碳3·5%-3·8%，硅2·4%-2·7%，锰0·29%-0·35%，铈0·03%-0·04%，镁0.045%- 0.06%，钇0·08%-0·1%，钼0·01%-0·02%，铼0·02%-0·03%，磷 <0.04%，硫 <0.018%， 余量为铁。2. 根据权利要求1所述的铁素体球墨铸铁，其特征在于，所述铁素体球墨铸铁中各元素 成分的质量百分比为：碳3.6%，硅2.5%，锰0.32%，铈0.035%，镁0.05%，钇0.09%，钼 0.015%，铼0.025%，磷 <0.04%，硫 <0.018%，余量为铁。3. 根据权利要求1或2所述的铁素体球墨铸铁的制备方法，其特征在于，具体包括以下 步骤： (1) 将低磷、低硫的优质生铁与废钢用中频感应电炉在1450-1480°C下进行熔化，全部 熔化后检测铁水中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫处理； (2) 将碳化硅粉末与铁水总重量5%的稀土镁合金混合均匀后倒入球化包内， 紧实，上面均匀覆盖铁水总重量0.4% -0.6 %的孕育剂，冲入铁水总量的四分之三，完成球 化处理和第一次孕育处理后，冲入铁水总量的四分之一，将铁水总重量0.2 % -0.4%的孕育 剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件； (3) 将所述铸件加热至900-950°C，保温2-4h，以10-12°C/min的速度降温至550-600°C， 再空冷至室温;将空冷后的铸件加热至700-750°C，保温l_2h，以2-4°C/min的速度降温至 550-600°C，再空冷至室温，得所述铁素体球墨铸铁。4. 根据权利要求3所述的铁素体球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述生铁和废钢的 重量比为8-9:2-3。5. 根据权利要求3所述的铁素体球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述碳化硅的加入 量为铁水总重量的0.35 %-0.45 %。6. 根据权利要求3所述的铁素体球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述中稀土镁合金 的粒度为〇. 5_1.5mm。7. 根据权利要求3所述的铁素体球墨铸铁的制备方法，其特征在于，所述孕育剂中各元 素成分的质量百分比为:硅40%_50%、钙2%-2.5%、钡0·4%-0·7%、锰2%-3%，钼0·l%- 0.2%，铼0.3%-0.5%，余量为铁。
【文档编号】C21C1/10GK105861915SQ201610496177
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】张福新
【申请人】含山县兴达球墨铸铁厂