[发明专利]蠕墨铸铁及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种蠕墨铸铁及其制造工艺。

背景技术

蠕墨铸铁（以下简称蠕铁）是20世纪70年代开始得到应用的工程材料，但40年来发展速度不如球铁那样迅速。影响蠕铁发展的重要原因之一就是蠕化率范围难以控制。

ISO标准和国标都把蠕化率≥80%定义为蠕墨铸铁，但同时也指出，由于冷却速度对蠕化率影响很大，因此具体到每一种铸件，并不是一概要求蠕化率处处为80%以上，可以根据铸件的结构和实际使用情况确定其最佳的蠕化率。

然而现有技术工艺下存在两大难题：a).蠕化率范围难以控制，相同生产条件下，不同处理包次的蠕化率相差（极差）可能达到50~70%，而允许的极差应≤30%；b).高蠕化率难以获取，很多重要蠕铁件如汽车发动机缸体、缸盖，要求蠕化率≥70%甚至≥80%。同时，现有蠕化技术的衰退时间较短，导致较多铁水未能在衰退前完成浇铸，只能回炉重炼。

所以为了稳定控制蠕化率，延长蠕化衰退时间，需要对其制造方法进行改进。

发明内容

为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明提供了一种蠕墨铸铁及其制造方法，以提高蠕化效果，减少蠕化率极差。

本发明技术方案是这样构成的：

一种蠕墨铸铁的制造工艺，步骤依次为炉料准备、铁液熔炼、蠕化处理和浇注铸件，所述的蠕化处理过程中，添加蠕化剂伴侣；所述蠕化剂伴侣包含下列元素Ca、Ba、Sb或Bi、C、Si和Fe，各元素成分的重量分数比为Ca 11~14份、Ba 4~7份、Sb或Bi 18~23份、C 5~8份、Si 43~48份、Fe 9~13份。

蠕化剂伴侣加入量为铁水重量的0.2~0.5%。

该蠕化剂伴侣加入铁水中可以优化蠕化环境，提高蠕化效果。

作为优化，蠕化处理过程可采用缓释蠕化法，使铁水先与蠕化剂伴侣接触反应，再与蠕化剂接触反应。

所述缓释蠕化法如下：在蠕化处理的装置中设置堤坝，堤坝一边放置蠕化剂，并在蠕化剂上覆盖缓释隔层；堤坝另一边放置蠕化剂伴侣。

所述的缓释隔层为碎铁料或孕育剂。

所述的蠕化剂分层铺于蠕化装置中，层与层之间使用缓释隔层隔开。

所述制造工艺中可采用现有蠕化剂，也可采用如下改进的蠕化剂：所述的蠕化剂为合金,其包含下列重量分数比的元素成分La 9~12份，Ce 7~10份，Mg4~6份，Ca 2~5份，Si 36~44份，Fe 22~42份。该蠕化剂加入量占铁液重量的0.4~1.4%。

作为改进，所述的蠕化剂中还包含一种以上的如下成分：Al 0.5~1份、Sn0.03~0.08份、Sb 0.02~0.08份。

采用本发明所述的制造方法得到的蠕墨铸铁，性能如下：抗拉强度350-506Mpa，伸长率1.5-6.0%，硬度HB 143-211，珠光体量25%-65%。

较之现有技术而言，本发明具有以下优点：

采用本发明所述的技术方案，可以得到较稳定蠕化的铁水，提高了得到的蠕化铸铁的合格率。配合所述的缓释蠕化法和所述的改进的蠕化剂在进一步提高蠕化效果、减少蠕化率极差的同时，还可以控制蠕化剂与铁水的反应速度，延缓其衰退过程，减少铁水的回炉率。

本发明得到的蠕墨铸铁白口倾向小，蠕虫状石墨的长厚比较小（即蠕虫状石墨显得厚），塑韧性好。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明内容进行详细说明。

采用本发明所述的蠕墨铸铁的制造工艺与传统制造工艺进行对比实验。

实验条件如下：

采用无芯工频炉熔炼，炉料为铸造生铁、废钢和回炉料，原铁水成分（重量百分比）：C 3.7~3.9%、Si 1.8~2.0%、Mn＜0.4%、P≤0.05%S≤0.025%，出炉温度：1510~1540℃，所浇铸件：Y型试块。

蠕化剂伴侣包含下列元素Ca、Ba、Sb或Bi、C、Si和Fe，各元素成分的重量分数比为Ca 11~14份、Ba 4~7份、Sb或Bi 18~23份、C 5~8份、Si 43~48份、Fe 9~13份。蠕化剂伴侣加入量为铁水重量的0.1~0.5%。

实验中分别采用下列蠕化剂：

蠕化剂A(高稀土镁钙合金)成分：Re 18%、Mg 3%、Ca 4%、Al 0.8%、Si 40%、Ba 2%、余为Fe。加入量为铁水重量的0.6~0.8%。