[发明专利]一种含有稀土元素的铁铸件的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造方法，尤其涉及一种痕量稀土元素含量情况下，制备具有优异机械性能的铸铁的方法。

背景技术

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，能够有效的提高铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，以及比钢更高的强度，基于其优异的性能，球磨铸铁已成功的应用于一些受力复杂、并且对强度、韧性、耐磨性要求较高的零件的生产和制造。

专利CN1600870A公开了一种球墨铸铁生产方法，采用高稀土含量（11.5%）的球化剂，球化工艺采用包底凹坑充入法，所制备的铸铁中，铝含量高达20-24。但是随机械制造业的迅猛发展，制作装备所用刀具规格越来越大，需求量也越来越大，并且对机型性能的要求越来越高，以往以人工地模为主较为粗糙的造型方式和单一检测设备的常规铸造模式，已无法实现能跟随机械行业飞跃式的发展、以及带来的对铸铁件材料高精密程度的要求；稀土成本高，较大用量的稀土，会带来产品成本的大幅上升。

专利CN101649369B公开了一种使用碳化硅生产铸铁的熔炼方法，以0.5-3%的碳化硅作为增碳增硅剂，1480-1550°C熔融后，在1480-1510°C孕育，所得到的铸铁产品机型性能明显提高，但是碳化硅成本高。

专利CN101619372A公开了一种提高球墨铸铁韧性的方法，同时使用三种孕育剂，所得产品抗拉强度为900MPa、延伸率6%，韧性仍然较差。

专利CN101698895B公开了一种制备高延伸率球墨铸铁的方法，先加入生铁作为炉底料，然后在加入废钢、回炉料、增碳剂，熔融、球化、孕育，所得产品抗拉强度为460MPa、屈服强度为350MPa，废钢用量基本上为原料总量的一半，降低了原料成本，但是生铁遗传性（铸铁遗传性）会引起铸件性能不稳定；此外，韧性依然有待提高；专利CN102888484A公开了一种不使用生铁的生产高强度铸铁的方法，使用废钢与废铁作为主要原料，但是需要多种来源的废铁铸件，以弱化各种废铁铸件的遗传作用，不利于规模化生产。专利CN101519708B公开了一种高韧性高耐腐蚀球墨铸铁的生产方法，原料包括废钢、回炉料、增碳剂、覆盖剂等，覆盖剂将增碳剂覆盖，所得产品抗拉强度约为580MPa，延伸率约为8%，韧性仍需提高。

因此，仍然需要一种生产含稀土元素的高强度、高韧性铁铸件的方法。

发明内容

针对目前铁铸件机械性能差的问题，本发明提供了一种生产含稀土元素的高强度、高韧性铁铸件的方法。

本发明采用废钢、回炉料、和/或生铁为原料，加入痕量稀土元素，即可得到具有高强度和高韧性的铸铁制品。

本发明第一个方面是提供一种含有稀土元素的铁铸件的生产方法，步骤包括：

步骤1，提供第一铁原料、第二铁原料、增碳剂；

第一铁原料包括生铁、和/或废钢、和/或回炉料，第二铁原料包括硅铁、锰铁、硫铁、磷铁、铬铁、铜中的任意一种或几种的混合物；检验合格后与增碳剂混合熔融，制得铁水；

步骤2，将铁水浇注到模具中，加入球化剂、稀土元素、接种剂进行球化接种；

步骤3，降温后进行翻砂和清砂，进行抛丸工艺，然后回火处理；

步骤4，检验合格后获得产品。

步骤1中，还包括铁水化学元素分析步骤，方法为：当铁水温度达到出炉温度后，取测试片，打磨平整后用光谱仪测试分析，并根据测试结果调节原料配比。

其中，以第一铁原料、第二铁原料、增碳剂的总重量计，各化学元素重量百分比为：C3.5-4.0%、Si1.5-2.5%、S0.01-0.05%、P0.02-0.1%、Mn0.1-0.5%、Cr0.05-0.2%、Cu0.01-0.1%、Al0.01-0.05%、其余为铁。

其中，第一铁原料、第二铁原料与增碳剂重量比优选为500∶(2-5)∶(8-15)，更优选为500∶(2-4)∶(8-12)，更优选为500∶(2.5-3.5)∶(10-11)。

其中，第一铁原料优选为废钢和回炉料混合物，废钢和回炉料的重量比例优选为1∶(0.1-5)，更优选为1∶(0.5-5)，更优选为1∶(0.5-3)，如1∶1、1∶2等。

步骤2中，所述浇注的温度优选为1300°C-1580°C，更优选为1300°C-1550°C，更优选为1300°C-1480°C，更优选为1300°C-1450°C，更优选为1350°C-1400°C。

步骤2中，以所有配料总重量计，球化剂添加量优选为0.1-5%，更优选为0.5-3%，更优选为0.5-2%，更优选为0.8-1.5%，最优选为1%。