高強度耐低溫球墨鑄鐵的制備方法技術

本發明專利技術涉及球墨鑄鐵領域，具體涉及一種高強度耐低溫球墨鑄鐵的制備方法，所述球墨鑄鐵各元素成分的質量百分比為：碳3.2％?3.5％，硅2.1％?2.3％，錳0.4％?0.5％，銅0.4％?0.6％，鎳0.2％?0.4％，鉬0.2％?0.4％，鎂0.04％?0.06％，鉻0.05％?0.08％，鈦0.005％?0.008％，釩0.002％?0.003％，磷≤0.04％，硫≤0.02％，余量為鐵。其制備方法包括以下步驟：(1)原料熔煉；(2)球化處理及孕育處理；(3)熱處理，本發明專利技術通過合理配置各元素成分，使球墨鑄鐵抗拉強度增強，并配制合適的孕育劑，采用包內孕育配合型內孕育，加強孕育效果，同時在熱處理時合理設置加熱溫度、保溫時間、冷卻速率及方式，有效提高其強度及耐低溫性，本發明專利技術中的球墨鑄鐵強度高、耐低溫性優異，制備方法簡單高效。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及球墨鑄鐵領域，具體涉及一種高強度耐低溫球墨鑄鐵及其制備方法。
技術介紹
球墨鑄鐵是20世紀五十年代發展起來的一種高強度鑄鐵材料，其通過球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強度。其綜合性能接近于鋼，正是基于其優異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發展為僅次于灰鑄鐵的、應用十分廣泛的鑄鐵材料。高強度耐低溫球墨鑄鐵因其特殊的使用性能，日益成為國內高寒地區機器等重要設備重要部件，比如風電、機車及車輛、石油及化工管道配件等等。普通的球墨鑄鐵的耐低溫性不夠，強度仍需要做進一步提高，不能滿足低溫及高強度下的使用要求。中國專利CN 105420592A公開了一種“耐低溫球墨鑄鐵及其制備方法”，其提供的球墨鑄鐵具有較好的耐低溫性能及韌性，但對于在低溫環境下，其強度需要做進一步提高。
技術實現思路
本專利技術提供了一種高強度耐低溫球墨鑄鐵及其制備方法，所述球墨鑄鐵具有較好的耐低溫性及優異的強度，且制備方法簡單高效。為實現以上目的，本專利技術通過以下技術方案予以實現：一種高強度耐低溫球墨鑄鐵，所述球墨鑄鐵各元素成分的質量百分比為：碳3.2％-3.5％，硅2.1％-2.3％，錳0.4％-0.5％，銅0.4％-0.6％，鎳0.2％-0.4％，鉬0.2％-0.4％，鎂0.04％-0.06％，鉻0.05％-
0.08％，鈦0.005％-0.008％，釩0.002％-0.003％，磷≤0.04％，硫≤0.02％，余量為鐵。優選地，所述球墨鑄鐵中各元素成分的質量百分比為：碳3.3％，硅2.2％，錳0.45％，銅0.5％，鎳0.3％，鉬0.3％，鎂0.05％，鉻0.07％，鈦0.006％，釩0.002％，磷≤0.04％，硫≤0.02％，余量為鐵。高強度耐低溫球墨鑄鐵的制備方法，具體包括以下步驟：(1)原料熔煉：將生鐵、優質碳素結構廢鋼、銅錠、鎳錠、鉬錠、增碳劑依次加入中頻感應電爐中，熔煉過程中保證鐵水溫度為1450-1500℃，制得化學成分合格的鐵液，然后進行靜置扒渣處理；(2)球化處理及孕育處理：在球化包內加入球化劑，在球化劑上覆蓋一層鐵粉，鐵粉上覆蓋鐵水總重量0.4％-0.6％的第一孕育劑，孕育劑上覆蓋廢鋼片，緊實，沖入鐵水，鐵水溫度為1400-1430℃，完成球化處理和第一次孕育處理后，隨后再加入鐵水總重量0.4％-0.6％的第二孕育劑進行型內孕育，澆注，得鑄件；(3)熱處理：將所述鑄件升溫至890-920℃，保溫3-5h，以5-8℃/min的速度降溫至650-700℃，保溫2-4h，空冷至室溫；將空冷后的鑄件升溫至890-920℃，以13-15℃/min的速度降溫至400-450℃，空冷至室溫后進行消除應力退火，得所述高強度耐低溫球墨鑄鐵。優選地，所述生鐵和優質碳素結構廢鋼的重量比為2-3:7-9。優選地，所述球化劑的加入量為鐵水總重量的1.4％-1.6％，所述球化劑的粒度為2-4mm。優選地，所述第一孕育劑中各元素成分的質量百分比為：硅42％-50％、鈣1.5％-2.5％、鋯0.3％-0.6％、錳2％-3％，余量為鐵；所述第二孕育劑中各元素成分的質量百分比為：硅45％-55％、鋇2％-3％、錸0.1％-0.3％，余量為鐵。本專利技術的有益效果為：本專利技術加入的銅為正偏析元素，其與錳復合使用，可以部分抵消錳的偏析趨勢，使錳的用量提高，從而促使抗拉強度提高。同時，加入銅可以在一定程度上改善球化，提高強度。第一孕育劑中的硅與鈣在1400-1430℃下同時使用效果倍增，其中加入鋯能延緩衰退時間，錳能夠降低熔點，使孕育均勻，第二孕育劑中的錸在鐵水含硫量低時，可提高抗拉強度，抑制白口化。包內孕育配合型內孕育，增加了石墨形核能力，細化晶粒，孕育效果好，使得鑄件的球墨化程度好，提高成品強度和低溫沖擊性能。在熱處理中，合理設置加熱溫度、保溫時間、冷卻速率及方式，有效提高球墨鑄鐵的強度及耐低溫性。本專利技術中的球墨鑄鐵強度高、耐低溫性優異，制備方法簡單高效。具體實施方式下面結合具體實施例進一步說明本專利技術的技術解決方案，實施例不能理解為是對技術解決方案的限制。實施例1：一種高強度耐低溫球墨鑄鐵，所述球墨鑄鐵各元素成分的質量百分比為：碳3.3％，硅2.2％，錳0.45％，銅0.5％，鎳0.3％，鉬0.3％，鎂0.05％，鉻0.07％，鈦0.006％，釩0.002％，磷≤0.04％，硫≤0.02％，余量為鐵。高強度耐低溫球墨鑄鐵的制備方法，具體包括以下步驟：(1)原料熔煉：將生鐵、優質碳素結構廢鋼、銅錠、鎳錠、鉬錠、增碳劑依次加入中頻感應電爐中，熔煉過程中保證鐵水溫度為1500℃，制得化學成分合格的鐵液，然后進行靜置扒渣處理；(2)球化處理及孕育處理：在球化包內加入鐵水總重量1.4％的球化劑(粒度為4mm)，在球化劑上覆蓋一層鐵粉，鐵粉上覆蓋鐵水總重量0.4％的第一孕育劑，孕育劑上覆蓋廢鋼片，緊實，沖入鐵水，鐵水溫度為1430℃，完成球化處理和第一次孕育處理后，隨
后再加入鐵水總重量0.4％的第二孕育劑進行型內孕育，澆注，得鑄件；(3)熱處理：將所述鑄件升溫至920℃，保溫5h，以5℃/min的速度降溫至700℃，保溫2h，空冷至室溫；將空冷后的鑄件升溫至920℃，以15℃/min的速度降溫至400℃，空冷至室溫后進行消除應力退火，得所述高強度耐低溫球墨鑄鐵。所述生鐵和優質碳素結構廢鋼的重量比為3:7。所述第一孕育劑中各元素成分的質量百分比為：硅50％、鈣1.5％、鋯0.6％、錳2％，余量為鐵；所述第二孕育劑中各元素成分的質量百分比為：硅55％、鋇2％、錸0.3％，余量為鐵。實施例2：一種高強度耐低溫球墨鑄鐵，所述球墨鑄鐵各元素成分的質量百分比為：碳3.5％，硅2.1％，錳0.5％，銅0.4％，鎳0.4％，鉬0.2％，鎂0.06％，鉻0.05％，鈦0.008％，釩0.002％，磷≤0.04％，硫≤0.02％，余量為鐵。高強度耐低溫球墨鑄鐵的制備方法，具體包括以下步驟：(1)原料熔煉：將生鐵、優質碳素結構廢鋼、銅錠、鎳錠、鉬錠、增碳劑依次加入中頻感應電爐中，熔煉過程中保證鐵水溫度為1450℃，制得化學成分合格的鐵液，然后進行靜置扒渣處理；(2)球化處理及孕育處理：在球化包內加入鐵水總重量1.6％的球化劑(粒度為2mm)，在球化劑上覆蓋一層鐵粉，鐵粉上覆蓋鐵水總重量0.6％的第一孕育劑，孕育劑上覆蓋廢鋼片，緊實，沖入鐵水，鐵水溫度為1400℃，完成球化處理和第一次孕育處理后，隨后再加入鐵水總重量0.6％的第二孕育劑進行型內孕育，澆注，得鑄件；(3)熱處理：將所述鑄件升溫至890℃，保溫3h，以8℃/min的速度降溫至650℃，保溫4h，空冷至室溫；將空冷后的鑄件升溫
至890℃，以13℃/min的速度降溫至450℃，空冷至室溫后進行消除應力退火，得所述高強度耐低溫球墨鑄鐵。所述生鐵和優質碳素結構廢鋼的重量比為2:9。所述第一孕育劑中各元素成分的質量百分比為：硅42％、鈣2.5％、鋯0.3％、錳3％，余量為鐵；所述第二孕育劑中各元素成分的質量百分比為：硅45％、鋇3％、錸0.1％，余量為鐵。實施例3本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高強度耐低溫球墨鑄鐵，其特征在于，所述球墨鑄鐵各元素成分的質量百分比為：碳3.2％?3.5％，硅2.1％?2.3％，錳0.4％?0.5％，銅0.4％?0.6％，鎳0.2％?0.4％，鉬0.2％?0.4％，鎂0.04％?0.06％，鉻0.05％?0.08％，鈦0.005％?0.008％，釩0.002％?0.003％，磷≤0.04％，硫≤0.02％，余量為鐵。

【技術特征摘要】
1.一種高強度耐低溫球墨鑄鐵，其特征在于，所述球墨鑄鐵各元素成分的質量百分比為：碳3.2％-3.5％，硅2.1％-2.3％，錳0.4％-0.5％，銅0.4％-0.6％，鎳0.2％-0.4％，鉬0.2％-0.4％，鎂0.04％-0.06％，鉻0.05％-0.08％，鈦0.005％-0.008％，釩0.002％-0.003％，磷≤0.04％，硫≤0.02％，余量為鐵。2.根據權利要求1所述的高強度耐低溫球墨鑄鐵，其特征在于，所述球墨鑄鐵中各元素成分的質量百分比為：碳3.3％，硅2.2％，錳0.45％，銅0.5％，鎳0.3％，鉬0.3％，鎂0.05％，鉻0.07％，鈦0.006％，釩0.002％，磷≤0.04％，硫≤0.02％，余量為鐵。3.根據權利要求1或2所述的高強度耐低溫球墨鑄鐵的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：(1)原料熔煉：將生鐵、優質碳素結構廢鋼、銅錠、鎳錠、鉬錠、增碳劑依次加入中頻感應電爐中，熔煉過程中保證鐵水溫度為1450-1500℃，制得化學成分合格的鐵液，然后進行靜置扒渣處理；(2)球化處理及孕育處理：在球化包內加入球化劑，在球化劑上覆蓋一層鐵粉，鐵粉上覆蓋鐵水總重量0.4％-0.6％的第一孕育劑，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張福新，
申請(專利權)人：含山縣興達球墨鑄鐵廠，
類型：發明
國別省市：安徽;34