[发明专利]一种D型石墨铸铁及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨铸铁技术领域。

背景技术

普通灰铸铁中的碳一般以片状石墨形式存在。根据其形态不同将片状石墨分为A、B、C、D、E、F等类型。传统的观点认为，A型石墨分布均匀，无方向性，对基体的割裂作用较小，使铸铁具有较高的强度；D型石墨是在奥氏体枝晶间呈无方向性分布的点状或小片状石墨，即枝晶石墨，是一种有害组织，会降低铸铁的硬度和强度。但近年来的大量研究表明，D型石墨铸铁与A型石墨铸铁相比，强度更高、更致密、尺寸稳定性更好、更耐热疲劳、机械加工的表面质量更高，如文章编号为1003-8345(2006)06-0049-06的文献“高强度D型石墨铸铁的研究进展”即对D型石墨的特点和研究现状进行了综述。D型石墨具有这种效果的主要原因在于，D型石墨铸铁中的石墨呈细小的点状或小片状，这种石墨对铸铁基体的割裂作用比A型石墨轻。

D型石墨是一定化学成分的铁液在较大过冷度条件下结晶得到的。目前生产D型石墨铸铁的方法主要有：一是通过采用金属型或连续铸造的方法生产，该方法适用于结构简单的中小件或型材；二是采用向铁液中加入一定量的能够实现成分过冷的合金元素的方法生产，该方法适用于大部分铸件的生产。

此外，现有技术中有关于硅、锰元素对D型石墨铸铁影响的文献（《热加工工艺》1988年第5期，硅、锰对D型石墨铸铁的影响，上海交通大学，历松春等），该文献指出原铁水中硅的含量控制在1.4～1.8%，锰的含量控制在0.7～1.2%将使砂型铸造D型石墨铸铁具有理想的强度和硬度。文章编号为1672-6413(2008)01-0128-02的文献“微量合金元素对D型石墨铸铁的影响”指出铅、铝、锡、砷、钛以及稀土元素的加入可以促进D型石墨铸铁中初晶奥氏体骨架的生长，从而使D型石墨铸铁的强度得到提高，但是该文献中并没有指出各种元素的含量。申请号为200410061413.7的发明专利“含铅、砷、锡D型石墨铸铁”公开了一种含有铅、砷、锡元素的D型石墨铸铁，并公开了该种D型石墨铸铁的具体成分。现有技术中还普遍认为硫是有害元素，在金属中的含量越低越好，但是近来有研究指出，硫在铁液中能降低碳的溶解度，增强碳的活度，且与锰和稀土形成的硫化物能够成为石墨非自发形核的核心，从而保证孕育反应顺利进行，但是现有技术中并没有将硫应用于D型石墨铸铁的实例。

总之，现有技术对D型石墨铸铁的研究还有待加强，尤其是还缺乏一种用于生产高强度D型石墨铸铁的高效、低廉、稳定、简单的生产方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种D型石墨铸铁及其生产方法，这种D型石墨铸铁具有抗拉强度高、基体内珠光体含量高、抗热疲劳性好的特点，其生产方法具有成本低廉、工艺简单、产品质量稳定可靠的特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种D型石墨铸铁，它通过两次孕育制成，其中第一次孕育采用包底冲入法，第二次孕育为随流瞬时孕育；其以重量百分比表示的化学成分为：

碳C    3.0～3.3％，     硅Si    1.9～2.3％，

锰Mn   1.5～2.0％，     铜Cu    0.6～1.0%，

钛Ti   0.08～0.12%，    硫S     0.06～0.08％，

镁Mg   0.005～0.015％，  稀土     0.005～0.015％，

磷P    ≤0.03％，       其余为铁Fe。

上述D型石墨铸铁的生产方法，其包含如下步骤：

1）以废钢、硅铁、高碳锰铁、电解铜板、钛铁、石墨增碳剂以及硫化铁为原料，将原料熔融为铁液；上述原料的投放比例显然应当与本D型石墨铸铁产品的化学成分相符，其中硅铁的投入量还应当给后续第一孕育剂所带入的硅留出余量；

2）将铁液加热至1500～1550℃，在此温度下向铁液中吹入氩气，吹气深度在距炉底九分之二至九分之四炉深处，吹气时间为5～8分钟；吹气过程中，应保持铁液表面平稳而不出现明显的翻腾现象，以防卷入气体降低净化效果；

3）将铁液在1450～1480℃温度下出炉，对出炉的铁液采用第一孕育剂进行第一次孕育，第一次孕育采用包底冲入法；使用前对第一孕育剂进行烘干处理，第一孕育剂的粒度为3～8毫米，加入量为铁液重量的0.3～0.5％；

第一孕育剂以重量百分比表示的化学成分为：

镁Mg   1.0～4.0％， 稀土   4.0～8.0％，

硅Si   40～45％， 其余为铁Fe；