[发明专利]一种球墨铸铁表层石墨球细化的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，特别涉及一种球墨铸铁的制备方法。

背景技术

球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，具有良好的 铸造性能、减摩性、切削加工性及低的缺口敏感性等，它可代替部分钢作较重 要的零件，对实现以铁代钢、以铸代锻起重要的作用，现已成功地用于柴油机 的曲轴、连杆、齿轮及机床主轴等部件。然而，由球墨铸铁制备的零件表面在 服役过程中因其力学性能满足不了工况要求常出现早期损坏现象。由于球墨铸 铁中石墨球的大小影响其力学性能，减小石墨球径，增加单位面积上的石墨数 量能有效地提高球墨铸铁的强度、塑性、韧性和抗疲劳强度。因此，细化球墨 铸铁表层石墨球具有重要的实际意义。目前，细化铸造球铁中石墨球的方法主 要是改善浇注工艺，适当降低碳当量和一次孕育量。采用该方法易于在工业上 应用，但存在工艺制度控制严格，细化的石墨球大小不均匀，且细化效果有限， 难以得到尺寸细小、圆整度好且分布均匀石墨球。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法简单、成本低廉、质量稳定的球墨铸铁表 层石墨球细化的方法。本发明主要是通过用焊条在球墨铸铁表面积堆焊，使焊 条金属与球墨铸铁相互熔合在铸铁表层，形成的石墨球尺寸细小、圆整度好、 分布均匀且数目也明显增多。

本发明的方法如下：

(1)采用制备4mm直径的堆焊焊条，其焊层金属化学成分的质量分数wt％ 为：C0.30％～0.50％、Si1.0％～1.5％、Ni0.80％～1.00％、Mn0.20％～0.40％、 Re0.01％～0.04％、P≦0.030％，S≦0.030％，其余为Fe。

(2)将上述焊条烘干后，用直流电焊机采用200～240A电流将焊条在球墨 铸铁表面堆焊厚度为2～3mm的堆焊层，焊后空冷至室温，然后使用常规方法 磨掉球墨铸铁表面上1～2mm的堆焊层，即可在球墨铸铁表层获得具有尺寸细 小、圆整度较好、分布均匀且数量较多的石墨球。

本发明采用堆焊合金焊条，用大电流使球墨铸铁表面熔化与焊条金属相互 熔合。在熔合过程中，由于焊条金属中的硅和稀土(铈)元素有促进石墨化和 石墨球化作用，加上球墨铸铁本身具有形成石墨球的条件，使得熔合区中形成 大量的石墨球，因堆焊时间较短，且冷却速度较快，致使形成的石墨球来不及 长大。最终在球墨铸铁表层形成具有尺寸细小且数量较多的石墨球。另外，焊 条金属中镍的作用主要是提高球墨铸铁表面熔合层的抗开裂性能。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、工艺方法简单、成本低廉、质量稳定。

2、在球墨铸铁表层获得的石墨球尺寸细小、圆整度好且分布均匀，其球径 尺寸约6～10μm，较该球墨铸铁中的平均石墨球径减小了150％～320％，单位面 积上石墨球数目也明显增多。

附图说明

图1是本发明实施例1获得的球墨铸铁的金相电镜图。

具体实施方式

实施例1

用常规方法制备直径为4mm的堆焊焊条，其焊层金属化学成分(质量分数 wt％)为：C0.30％、Si1.5％、Ni0.80％、Mn0.40％、Re0.01％、P0.0.25％，S0. 021％，其余为Fe。将焊条烘干后，用直流电焊机采用200A电流将焊条堆焊在球 墨铸铁表面，堆焊层厚度约为3mm，焊后空冷，然后，磨掉球墨铸铁表面上的 2mm的堆焊层。如图1所示，经本发明方法处理后，在球墨铸铁表层的石墨球球 径尺寸约6～10μm，较该球墨铸铁中的平均石墨球径减小了150％～320％，且石 墨球圆整度较好、分布均匀及单位面积上石墨球的数目明显较该球墨铸铁中的 多，其结果见表1。

实施例2

用常规方法制备直径为4mm的堆焊焊条，其焊层金属化学成分(质量分数 wt％)为：C0.40％、Si1.2％、Ni0.90％、Mn0.30％、Re0.02％、P0.0.26％，S0. 023％，其余为Fe。将焊条烘干后，用直流电焊机采用240A电流将焊条堆焊在 球墨铸铁表面，堆焊层厚度约为2mm，焊后空冷，然后，磨掉球墨铸铁表面上 的1mm的堆焊层。其结果如表1所示。

实施例3