[发明专利]一种高强度高硬度灰铸铁材料及其铸造铸件的方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造技术领域，涉及一种高强度高硬度灰铸铁材料及其铸造铸件的方法。

背景技术

生产加工类铸件时，大多使用生铁和少量回炉料。将生铁和回炉料放入中频炉内进行熔炼，然后，将熔炼得到的液态铁注入砂型中，冷却后得到需加工零件的毛坯铸件。但是生铁的固有形态，导致放入中频炉中的生铁之间的间隙过大，消弱了中频炉的磁场，且不同批次生铁的化学成份不同，增加了熔炼过程中调整化学成份的难度。同时，生铁的价格较高，增加了生产成本。虽然利用机加工产生的铁屑熔炼制造铸件，能够降低熔炼过程中调整化学成份的难度，减少生产成本，但由于铁屑的特性，仍然无法铸造铸件的强度、硬度要求高的铸件。

因此，一些要求高强度、高硬度的灰铸铁的铸造在现阶段的铸造领域仍旧是一个难题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种高强度高硬度灰铸铁材料及其铸造铸件的方法。该灰铸铁材料中石墨细小弥散，晶粒细小，珠光体含量高，体片间距较小，强度高，轨导内、表硬度趋向一致，稳定性好，而且有效成本低。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下。

一种高强度高硬度灰铸铁材料，其特征在于包括以下组分，以重量百分数表示为：碳3.0-3.2%；硅1.45-1.80%；锰0.75-0.95%；磷﹤0.1%；硫﹤0.08%；铬﹤0.08%和铁。

进一步地，该灰铸铁材料还含有铜，铜的重量百分数为﹤0.9%。

进一步地，该灰铸铁材料还含有锡，锡的重量百分数为﹤0.09%。

进一步地，该灰铸铁材料还含有铜和锡，且铜的重量百分数+十倍的锡的重量百分数﹤0.8%。

进一步地，该灰铸铁材料的组分以重量百分数表示为：碳3.01%；硅1.49%；锰0.92%；硫0.035%；磷0.057%；铬0.071%；铜0.27%；锡0.051%和铁94.096%。

进一步地，该灰铸铁材料的组分以重量百分数表示为：碳3.03%；硅1.51%；锰0.93%；硫0.035%；磷0.055%；铬0.069%；铜0.32%；锡0.047%和铁94.004%。

本发明进一步提供了一种生产上述高强度高硬度灰铸铁材料的铸造铸件的方法，包括以下步骤：

1）称取废钢为60-65wt%，铁屑为20-25wt%，回炉铁为10-20wt%，增碳剂为1.5-2.0wt%，锰铁为0.6-0.9wt%，硅铁为1.00-1.25wt%，铜合金为0.45-0.55wt%，锡为0.05-0.065wt%，孕育剂为0.4-0.45wt%备用；

2）将中频炉预热，升温至200-300度后加入增碳剂，当增碳剂变为液态时，继续升温至1250-1300度；

3）加入步骤1）中称取的废钢总重的1/3，熔化后加入步骤1）中称取的铁屑总重的1/3，铁屑熔化后加入步骤1）中称取的回炉铁总重的1/3，保温直至回炉铁熔化；

4）重复步骤3）2次，将所有的废钢、铁屑和回炉铁熔炼并充分渗碳；

5）将上述混合液进行去渣处理，然后加入步骤1）称取的锰铁和硅铁并升温至1480-1500度，再次去渣，并向去渣后的混合液中加入步骤1）称取的铜合金；

6）将上述混合液匀速倒入预热过的浇包，当倒入2/3混合液时，将步骤1）称取的锡投入到浇包内，然后将步骤1）称取的孕育剂随流冲入，混合液全部倒入浇包后，用铁扒将铁液捣匀并去渣；

7）吊运、测温后进行浇注，浇注温度为1360-1380°C，浇注时间为75-85秒。

进一步地，所述废钢中碳含量为0.40%，硅含量为0.30%，锰含量为0.55%，磷含量为0.04%，硫含量为0.03%；所述铁屑中碳含量为3.10%，硅含量为1.65%，锰含量为0.83%，磷含量为0.055%，硫含量为0.035%，铜含量为0.45%；所述回炉铁中碳含量为4.25%，硅含量为0.91%，锰含量为0.06%，磷含量为0.04%，硫含量为0.03%。

进一步地，所述增碳剂为石墨增碳剂；所述孕育剂为硅钡孕育剂，所述硅钡孕育剂中硅的质量百分数为72%。

进一步地，所述中频炉为酸性中频炉感应电炉。

本发明的有益效果是：

第一，本发明的采用废钢、铁屑等合成组合料铸造铸件的的高强度高硬度灰铸铁材料，其石墨形态细小、弯曲、钝化，减少了应力集中，不易产生裂纹源；石墨分布密集、均匀、无方向性，降低了石墨对基体的缩减割裂作用，有利于机体强度的发挥，提高灰铸铁的力学性能。