[发明专利]高强度灰口铸铁材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种高强度灰口铸铁材料及其制备方法。

背景技术

申请号CN200510016878.5的发明专利涉及一种新型微合金化高强度灰铸铁。它通过优化合金成分设计，加入V、N等元素进行微合金化处理，最终获得具有优良抗拉性能与加工性能的新型微合金化高强度灰铸铁。其重量百分比成分为：C：2.92％～3.48％；Si：1.52％～2.36％；Mn：0.22％～0.78％；P：0.011％～0.048％；S：0.03％～0.15％；Cr：0.15％～0.50％；Cu：0.3％～0.78％；Sn：0.011％～0.098％；V：0～0.100％；N：0～0.100％。该发明突破了目前世界上为提高强度加钼、镍等元素进行合金化的问题。但是灰口铁加入N的难度大；尽管采取添加V、Cu、Sn等元素，然而对提高材料的强度也是有限的；而且加入了Cr，Cr为重金属，六价Cr对环境及人体的危害很大。

灰口铸铁应用于数控机床导轨、滑轨上，现有灰口铸铁的耐磨强度低，硬度低，硬度一般为180-190HB，抗拉强度低，抗拉强度一般为200-300Mpa左右，不易切割。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供一种高强度灰口铸铁材料，解决了现有技术中灰口铸铁的耐磨强度低，硬度低，抗拉强度低，不易切削的问题。

本发明的另一目的是，提供一种高强度灰口铸铁材料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种高强度灰口铸铁材料，由以下质量百分比组成，碳2.5％-3.0％，硅1.0％-1.5％，锰0.8％-1.2％，磷0.1％-0.2％，硫0.04％-0.06％，其余为纯铁，以上各成分的质量百分比总和为100％。

本发明所采用的另一技术方案是，一种高强度灰口铸铁材料的制备方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，称取原材料：

按照以下质量百分比：碳2.5％-3.0％，硅1.0％-1.5％，锰0.8％-1.2％，磷0.1％-0.2％，硫0.04％-0.06％，其余为纯铁，分别称取Q10生铁、废钢、回炉料、闸瓦废料、电极石墨、75硅铁、75锰铁；

步骤2，加入废钢及增碳剂：

先加已称取的废钢到电炉里，送电熔炼，电炉的中频功率为60KW-100KW，持续15分钟后，电炉的中频功率升至500KW；当有1/5体积的铁水时，停电、停止加热，一次性加入已称取的增碳剂后，送电升温，500KW熔炼；

步骤3，加入Q10生铁、闸瓦废料及回炉料后，进入精炼过程：

当废钢熔炼完成，加已称取的Q10生铁，当Q10生铁熔炼完成，再加已称取的闸瓦废料、回炉料，回炉料加完后，温度保持在1400-1450℃，在铁水表面加入珍珠岩，遇热膨胀，珍珠岩造渣厚度在20mm-30mm时，升温至1480-1490℃，取出珍珠岩膜；用测温枪测温度，保持温度在1480-1490℃，在铁水表面加入珍珠岩，珍珠岩造渣厚度为10mm-20mm，取出珍珠岩膜；再次在铁水表面加入珍珠岩，珍珠岩造渣厚度为8mm-12mm，取出珍珠岩膜；

步骤4，加入75锰铁：

加入已称取的75锰铁，熔炼完成，取样，将铁水浇铸在三角试片模型中；待试片暗红色时，把三角试片插入水中冷却，轧断断口有黑心；

步骤5，加入75硅铁粒：

加入已称取的75硅铁粒，在出铁水时，随流孕育，将白口铸铁孕育成灰口铸铁后，在浇包里取出铁水，再将铁水浇铸在三角试片模型中，待试片暗红色，把三角试片插入水中冷却，轧断三角试片尖处，有10-20mm厚的白口，其余为细灰口，则制得。

进一步的，所述步骤1中的增碳剂为电极石墨。

进一步的，所述步骤5中，75硅铁粒的粒径为10-15mm。

本发明的有益效果是：本发明的灰口铸铁，不易出现缩松，容易孕育，抗拉强度增强；耐磨性增强，硬度适中易加工，铸件不易发生断裂；本发明的原材料不用贵重稀土元素和重金属元素Cr，原材料成本低，制备工艺简单，绿色环保。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明灰口铸铁由以下质量百分比组成，碳2.5％-3.0％，硅1.0％-1.5％，锰0.8％-1.2％，磷0.1％-0.2％，硫0.04％-0.06％，其余为纯铁，以上各成分的质量百分比总和为100％；

制备本发明高强度灰口铸铁的原材料为：废钢、增碳剂、Q10生铁、闸瓦废料、75锰铁、75硅铁及回炉料，其中，75硅铁粒的粒径为10-15mm。