[发明专利]匹配软氮化的底合金高强度灰铸铁熔炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及熔炼工艺，具体地说是匹配软氮化的底合金高强度灰铸铁熔炼方法。

背景技术

灰铸铁的发展始终是以获得100％珠光体基体组织为目标，为此，许多铸铁工作者一直努力奋斗着。从早期采用降低碳硅含量以提高灰铸铁强度的方法，到后来采用孕育剂进行孕育处理，灰铸铁的力学性能指标在不断的得到提高。在一些特殊领域灰铸铁要求具有很高的耐磨性、硬度、热稳定性及抗腐蚀性，需要对灰铸铁进行特殊处理，软氮化处理可以提高灰铸铁表面硬度和耐磨性，传统工艺生产的铸件，牌号虽然也达到HT300，但表面软氮化只能HV550-600，主要原因是铸件内部铁素体较多，珠光体数量少，石墨粗大，表面软氮化后难以形成足够的碳氮硬化层。而我们的产品要求HV950-1000。

发明内容

本发明的目的在于提供匹配软氮化的底合金高强度灰铸铁熔炼方法，少量合金元素及孕育处理相结合的方法，以使其基体组织得到强化、细化石墨并适当增加和稳定珠光体，形成碳化物以提高其铸铁的力学性能，还防止“白口”现象的发生，保证不影响加工，表面软氮化HV950-1000。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，匹配软氮化的底合金高强度灰铸铁熔炼方法，其步骤包括：

1)采用电炉熔炼，按重量份在电炉内依次加入生铁15-25份，废钢加入40-60份，回炉料20-40份，进行熔化；

2)熔化后再在电炉内加入20-30份铬铁，其中铬含量占铬铁总量的为0.2％-0.3％；

3)然后继续加入0.5-0.6份铜；

4)然后分三次进行孕育处理，第一次出铁时，铁水包内加入0.3份的硅钡孕育剂，第二次倒包时加入0.2份的硅钡孕育剂，第三次使用硅锶孕育剂0.1份随流孕育。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

为了得到高强度的灰铸铁，保证其铸件的组织能够满足后序的工艺要求，其方法有二种。方法一：改变炉料的组成，增大废钢的加入量，从而降低碳当量并进行包内孕育处理。方法二：加入少量合金元素与孕育相结合的措施。方法一由于降低了碳、硅含量，其碳当量较低，减少了石墨数量，细化了石墨，从而提高了铸铁的强度，但同时碳当量的降低会导致铸件性能的降低，铸件断面敏感性增大，铸件内应力增加，硬度上升，加工困难等问题。方法二利用在炉前加入少量合金元素，可适当促进和强烈稳定铸件内部珠光体的形成，并部分细化珠光体，强化铁素体，形成适量的碳化物，同时应使原铁液保持较高的碳当量，使其白口倾向减少，铸造性能好，不易产生缩孔、缩松现象。经过比较，再根据铸件结构的特点，采用二种方法结合并用，经过多次分析和比较决定选用铜、铬两钟合金同时使用及孕育处理相结合的方法来进行低合金化高强度灰铸铁的试生产。

本发明使铸件具备合适的金相组织成分，保证加工性能、综合力学性能的同时，表面软氮化后可生成足够的碳氮硬化层，达到HV900-950，在高强度灰铸铁的生产方面，开创了一种新工艺。

具体实施方式

实施例1：

匹配软氮化的底合金高强度灰铸铁熔炼方法，其步骤包括：

1)采用电炉熔炼，按重量份在电炉内依次加入生铁15份，废钢加入40份，回炉料20份，进行熔化；

2)熔化后温度升高到1400℃，再在电炉内加入30份铬铁，其中铬含量占铬铁总量的为0.3％；

3)然后继续加入0.5份铜(电解铜))；

4)然后分三次进行孕育处理，第一次，出铁时，铁水包内加入0.3份的硅钡孕育剂(Ba7-8％，Ca1.5-2％，Si70-72％，Al1-1.5％)，第二次，倒包时，加入0.2份的硅钡孕育剂((Ba7-8％，Ca1.5-2％，Si70-72％，Al1-1.5％)，第三次，使用硅锶孕育剂(含Si70％)0.1份随流孕育。然后熔炼结束，形成成品灰铸铁。

实施例后的灰铸铁的碳氮硬化层厚度0.008-0.015mm，达到HV950以上。

实施例2：

1)采用电炉熔炼，按重量份在电炉内依次加入生铁25份，废钢加入60份，回炉料40份，进行熔化；

2)熔化后温度升高到1450℃，再在电炉内加入20份铬铁，其中铬含量占铬铁总量的为0.2％；

3)然后继续加入0.6份铜(电解铜)；