[发明专利]一种合金铸铁及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种合金铸铁及其制备方法和应用，属于金属材料领域。该合金铸铁包括以下质量百分比的组分：碳2.9％‑3.1％、硅1.8％‑2.2％、锰0.9％‑1％、铜0.5％‑0.6％、钼0.45％‑0.55％、铁92.45％‑92.75％、以及不可避免的杂质余量；合金铸铁的金相组织中通过碳生成的石墨中，63wt％‑68wt％的石墨以片状石墨的形态均匀分布。该合金铸铁中上述配比的各组分协同配合，有效改善了本发明提供的合金铸铁的力学性能，用该合金铸铁生产的零件本体硬度达到190HB‑250HB，抗拉强度达到300MPa以上，疲劳强度达到70MPa以上，能有效地用于生产内燃机零件。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，特别涉及一种合金铸铁及其制备方法和应用。

背景技术

合金铸铁主要为含碳量大于2.11％的铁碳合金材料，其广泛应用于机械零件的制造中。举例来说，将合金铸铁熔炼、浇注后可制得内燃机零件，并可将内燃机应用于汽车、农业机械、工程机械、船舶、军用机械、移动和备用电站等领域。其中，内燃机包括柴油机、汽油机、燃气轮机，而且内燃机的外形及内部型腔一般均比较复杂，其基础骨架包括机体、缸盖、底座等。在实际应用中，内燃机主要通过在其内部燃烧燃料产生热量，然后向外界传输热能与动能来满足不同机械设备的生产需求，故在实际生产中对内燃机的机体、缸盖、底座等零部件的力学性能要求高，以满足其使用的安全性。因此，提供一种力学性能优异的用于生产内燃机机体、缸盖、底座的合金铸铁材料是十分必要的。

现有技术中主要以HT350、HT300、HT250等灰铸铁为材料来制造内燃机的各个零件，HT350灰铸铁的组分以质量百分比计为：碳2.6％-3.6％、硅1.2-3.0％、锰0.4％-1.2％、铜0.5％-1％、铁90.8％-91.7％、及不可避免的杂质余量。其中，HT350灰铸铁铸件本体的抗拉强度可达到280MPa。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

HT350灰铸铁铸件的硬度、抗拉强度和疲劳强度均不符合生产内燃机零件的要求。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种硬度、抗拉强度和疲劳强度均优异的合金铸铁及其制备方法和应用。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种合金铸铁，所述合金铸铁包括以下质量百分比的组分：碳2.9％-3.1％、硅1.8％-2.2％、锰0.9％-1％、铜0.5％-0.6％、钼0.45％-0.55％、铁92.45％-92.75％、以及不可避免的杂质余量。

所述合金铸铁的金相组织中通过碳生成的石墨中，63wt％-68wt％的所述石墨以片状石墨的形态均匀分布。

具体地，作为优选，所述合金铸铁的基体组织中，95wt％-99wt％的金属基体为珠光体。

第二方面，本发明实施例提供了上述合金铸铁的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤a、根据合金铸铁中各组分的质量百分比，将生铁、钢、焦炭置于熔炉中，并在温度为1500℃-1650℃的条件下进行熔炼，形成铁水。

步骤b、将炉前孕育剂加入所述熔炉的出铁槽中，使所述炉前孕育剂随所述铁水一同流入铁水包中，然后加入铜、钼铁合金，得到炉前孕育铁水。

步骤c、待所述炉前孕育铁水达到浇注温度时，将所述炉前孕育铁水倒入砂型中进行浇注，在所述浇注的过程中，向流动的所述炉前孕育铁水中添加随流孕育剂，得到随流孕育铁水。

步骤d、对所述随流孕育铁水进行降温冷却，得到所述合金铸铁。

具体地，作为优选，所述浇注温度为1350℃-1450℃。