[发明专利]一种纳米变质耐磨球墨铸铁及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米变质耐磨球墨铸铁，由以下质量份数物质构成：C：3.5‑3.7%、Si：2.8‑3.3%、Cu：0.5—1.3%、Ni：0.2—0.3%、W：0.1—0.8%、Mn：0.1—0.5%、Cr：0.2—0.3%、Zr：0.11—0.2%、Ce：0.05—0.1%、Hf：0.1—0.25%、Dy：0.03—0.08%、Sm：0.01—0.05%、Gd：0.01—0.05%、Lu：0.03—0.06%、S：<0.02%；P：0.15‑0.4%；余量为Fe，其制备方法包括原料熔炼，变质调制，调质浇铸及改性热处理等四步。本发明一方面利用稀土元素来获得均匀、连续分布、硬度高且不降低铸铁的延伸率的二元磷共晶组织的球墨铸铁，另一方面通过纳米变质处理，使球墨铸铁具有了良好的抗疲劳性能和耐磨性能。

技术领域

本发明涉及一种纳米变质耐磨球墨铸铁及制备方法，属铸造加工技术领域。

背景技术

现铸铁管件多用铁素体球墨铸铁来生产，其生产是用球铁生铁或低含硫、磷量和生铁配以少量废钢作为原材料来生产。铁素体球墨铸铁机械性能为：抗拉强度大于400Mpa，延伸率大于10%，但硬度都较低，一般情况下，铸态的布氏硬度为160-210度，耐磨性能较差，且当前工艺生产的耐磨球墨铸铁铸件在铸造加工作业时，铸造加工作业精度差，成型效率低，且成型后铸件内部易残存气孔、裂痕等缺陷，因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的耐磨球墨铸铁及与之配套的铸造工艺，以满足实际生产使用的需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种纳米变质耐磨球墨铸铁及制备方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种纳米变质耐磨球墨铸铁，由以下质量份数物质构成：C：3.5-3.7%、Si：2.8-3.3%、Cu：0.5—1.3%、Ni：0.2—0.3%、W：0.1—0.8%、Mn：0.1—0.5%、Cr：0.2—0.3%、Zr：0.11—0.2%、Ce：0.05—0.1%、Hf：0.1—0.25%、Dy：0.03—0.08%、Sm：0.01—0.05%、Gd：0.01—0.05%、Lu：0.03—0.06%、S：&lt;0.02%； P：0.15-0.4%；余量为Fe。

进一步的，所述的C和Si中，一部分为C和Si单质微粉颗粒，另一部分为SiC单质微粉颗粒，其中所述的SiC单质微粉颗粒总量为C和Si单质微粉颗粒总量的20%—45%，所述的C和Si单质微粉颗粒和SiC单质微粉颗粒的颗粒直径均≤400nm。

进一步的，所述的Cu、Ni、W、Mn、C、Zr、S、P和Fe和部分的C和S均包含这生铁、废钢等铁合金中。

进一步的，所述的Ce、H、Dy、Sm、Gd和Lu均包含在稀土添加料中。

一种纳米变质耐磨球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：

第一步，原料熔炼，首先将包含Cu、Ni、W、Mn、C、Zr、S、P和Fe和部分的C和S的生铁、废钢等铁合金直接添加到熔炼炉内，并加热至1400℃—1600℃，直至熔炉内原料均呈熔融态并搅拌均匀后，从熔炉内却金属液样本进行成份缝分析，并根据成份分析结果对熔炉内金属液成份含量进行调整，直至达到要求后进行静置保温，且保温时间为10—30分钟；

第二步，变质调制，完成第一步作业后，对熔炉内熔融态金属液进行单向语速搅拌，搅拌速度为10—50分钟/转，并在转速稳定后通过氩气将C和Si单质微粉颗粒和SiC单质微粉颗粒吹送到熔炉内，并使C和Si单质微粉颗粒和SiC单质微粉颗粒与熔炉内的熔融态金属液充分搅拌均匀，然后保温静置5—20分钟；

第三步，调质浇铸，完成第二年步后，将包含Ce、H、Dy、Sm、Gd和Lu元素的稀土原料在1—3分钟时间内添加到熔融态金属液中搅拌均匀，将熔融态的金属液浇铸到成型模具中进行冷却成型；