[发明专利]一种高硅钼球铁材料的合成制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料领域 ，特别涉及一种高硅钼球铁材料的合成制备工艺。

背景技术

高硅钼球铁具有较高的高温强度、耐热疲劳性、优异的高温抗氧化性、以及良好的耐高温抗蠕变性能，因此在排气管、涡轮壳、中压外缸等耐高温部件上获得广泛应用。由于硅和钼的含量较高，因此，脆性较大，容易产生碎块石墨以及石墨恶化层，由于高硅低碳的制约，还容易产生显微缩松。

中国专利文献CN105154759A公开了一种高硅钼球墨铸铁，该球墨铸铁含有碳3.3～3.5%、硅3.0～3.2%，锰0.1%以下，磷 0.04%以下，硫 0.01以下，镁0.04～0.07%、钼0.5～0.6%、稀土0.08～0.15%、锑0.004～0.005%、剩余部分由铁及不可避免的夹杂构成。该文献配料原料中生铁40%～50%；废钢20%～30%；回炉料20%～30%；加料顺序为生铁、回炉料、废钢、硅铁、钼铁依次加入到电炉中。使用以生铁为主的传统配方，对铁液成分要求严格，如低锰、低钛、低硫、低磷以及低的微量元素含量。因此对普通生铁有严格的要求，生产成本较高。同时高硅钼球铁有冲击韧性要求，也时常出现不合格情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用废钢为主要原料，采用中间加入和镜面加入的联合加碳方式的合成制备工艺，制备高强度和高冲击韧性的高硅钼球墨铸铁材料。

本发明的目的是这样实现的，一种高硅钼球铁材料的合成制备工艺，所述高硅钼球铁材料各组份的质量百分含量为C:3.3%～3. 5%；Si:2.7%～2.9%；Mo：0.4%～0.5%；P:＜0.03%；S:＜0.015%；Mn:0.25%～0.30%；Mg:0.04%～0.05%，Sb: 0.001%～0.01%,其余为Fe；所述高硅钼球铁材料的合成制备工艺包括如下步骤：

步骤一：配置原材料：所述原材料包括下述质量百分比的配料：废钢60%～70%；生铁25%～35%；硅铁1%～1.2%，钼铁1%～1.3%；增碳剂2～2.5%；

步骤二：熔炼：原料熔化过程中，炉料采用分批加入的方式：第一批加入全部的生铁，1/3质量的废钢；待炉料熔清后，加入第二批炉料：5/11质量的增碳剂和1/3质量的废钢，其中废钢压在增碳剂表面采用压碳的方式加入，待第二批炉料熔清后，加入第三批炉料：5/11质量的增碳剂和1/3质量的废钢同样采用压碳的方式加入，当第三批炉料全部熔清后，加入全部的硅铁、钼铁，待铁水升温至1400℃～1410℃，扒渣除杂后将剩余的1/11质量的增碳剂镜面加入；

步骤三：取样分析和调配：持续加热，待铁水升温到1430℃～1440℃，取铁水做样品化学光谱分析，并根据分析结果对铁水成分进行调配，直至铁水中除Sb外的其它各组分含量均符合要求；

步骤四：出铁、球化及孕育处理，先将稀土镁球化剂放置在球化包底部横档的一侧，并用废钢片包覆稀土镁球化剂表面，然后将铁水升温到1500℃～1520℃后，保温3-5min后将铁水向球化包中没有放置球化剂的一侧倒入，同时向铁水中随流加入铁水质量0.001%～0.01%的Sb，球化结束后，进行倒包孕育；

步骤五：除渣，向球化包内添加除渣剂，用扒渣耙搅拌均匀后进行扒渣。

步骤六：浇注，将铁水浇注到模具中，并且在浇注时随铁水流加入随流孕育剂进行随流孕育。

为优化球化及孕育工艺，所述步骤四中，球化处理采用的球化剂为0.9%硅镁合金+0.1%重稀土球化剂；所述球化剂的粒度为10mm～25mm, 同时将0.2%SiC孕育剂放置包内覆盖在球化剂上，孕育剂的粒度为3mm～8mm；倒包孕育剂为铁水质量的0.6%硅钡＋0.4%硅铁孕育，孕育剂的粒度为3mm～8mm。

为进一步优化随流孕育，所述步骤六中的随流孕育采用的孕育剂是粒度为0.2mm～0.7mm的硫氧孕育剂，其加入量为铁水质量的0.15%。

本发明的方法具有如下有益效果：

（1）本发明通过各化学元素比的合理搭配，有效改善了铸件的脆性倾向，明显提高了高硅钼球墨铸铁件的力学性能，经检测，采用本发明的方法制备的高硅钼球墨铸铁件的抗拉强度抗拉强度＞500MPa，屈服强度＞320MPa，延伸率＞12%，室温冲击＞7J，硬度为＞170HB；

（2）原料中以废钢为主，并且废钢在生铁后面加入,因生铁熔点比废钢低，可以使生铁更快的熔化，另一方面，能使废钢在融化前得到足够的烘烤，从而消除废钢其表面的油渍及水分，使废钢熔化前得到净化，从而使熔化的铁水更纯净；