[发明专利]一种低合金高强度灰铸铁及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种低合金高强度灰铸铁，含有以下质量分数的化学成分：C：2.95‑3.4％、Si：1.95‑2.15％、S：0.05‑0.1％、Mn：0.30‑0.6％、Cu：0.2‑0.4％、Cr：0.15‑0.4％、P＜0.07％、N：0.006‑0.020％，余量为Fe以及可忽略不计的杂质及元素。主要由废钢、回炉铁、碳化硅、增碳剂、锰铁、铜、硅铁和镍熔炼成铁水后，先后进行铁水包孕育及倒包孕育，而后浇铸成型即得。本发明还公开了该灰铸铁的铸造方法。该灰铸铁合金含量较低，具有高强度，制备的发动机壁较薄，满足目前对发动机性能要求，同时也大大降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及一种灰铸铁及制备工艺，尤其涉及一种低合金高强度灰铸铁及其制备工艺。

背景技术

发动机机身铸件，如发动机缸体、缸盖等铸件，均采用高强度灰铸铁进行铸造。其对材质的要求既有高强度和高硬度，也要有良好的铸造性、切削性能，从而也导致了成本过高。随着柴油发动机市场的激烈竞争，柴油发动机成本较高，降低了市场的竞争力，影响发动机厂的整体发展。目前，柴油发动机的不断升级，要求柴油发动机的功率越来越大，同时柴油发动机的整体重量也要求越来越轻。减轻发动机整体重量，就必须是每个零部件要按最优轻量化的要求来生产，必须降低产品的壁厚。但是，发动机壁厚减薄了，产品的强度、硬度、抗疲劳强度等性能就会下降，这是一个相互矛盾的关系。为了解决这一矛盾，行业内都是往灰铸铁中添加各种合金，以保证产品在降低厚度的情况下，仍具有较高的强度和硬度。但是，这又进一步地提高了生产成本。

目前，灰铸铁的广西玉柴生产方式为：炉料采用生铁、废钢、回炉铁及其它合金加入中频炉中熔炼成铁水，成分检验合格后，即铁水成分：C：2.95-3.4％、Si：1.45-1.8％、S：0.05-0.1％、Mn：0.50-0.9％、Cu：0.4-0.8％、Cr：0.15-0.4％、P＜0.07％，出铁加入一次孕育剂处理，在浇注过程中加入二次孕育，终铁水成分要求：C：2.95-3.4％、Si：1.95-2.15％、S：0.05-0.1％、Mn：0.50-0.9％、Cu：0.4-0.8％、Cr：0.15-0.4％、P＜0.07％，所得灰铸铁材质合金含量较高，但性能较低，本体抗拉强度210-230Mpa，硬度170-190HBW，难以满足发动机轻量化生产需求。

中国专利申请CN 103361540 A公开了一种低合金高强度灰铸铁，其成分如下：C：3.0-3.4％、Si：1.8-2.2％、S：0.08-0.13％、Mn：0.8-1.5％、Cu：0.4-0.6％、Cr：0.2-1.0％、P≤0.05％，N：0.02-0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质，其中Mn、S和N的质量百分比含量符合Mn≥1.8×S+0.25％+20×N。该灰铸铁虽然相对目前同类产品合金量有所降低，而且具有较高的强度和硬度。但是，为减少铸件气孔，包装铸件的致密性，现有的灰铸铁中N含量通常要控制在0.025％。然而，上述灰铸铁中N含量为0.02-0.05％，会使铸件产生气孔等缺陷。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种低合金高强度灰铸铁，该灰铸铁合金含量较低，具有高强度，制备的发动机壁较薄，满足目前对发动机性能要求，同时也大大降低了生产成本。

本发明的目的之二是提供上述低合金高强度灰铸铁的制备工艺。

为实现第一个目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种低合金高强度灰铸铁，含有以下质量分数的化学成分：C：2.95-3.4％、Si：1.95-2.15％、S：0.05-0.1％、Mn：0.30-0.6％、Cu：0.2-0.4％、Cr：0.15-0.4％、P＜0.07％、N：0.006-0.020％，余量为Fe以及可忽略不计的杂质及元素。

进一步地，所述灰铸铁含有以下质量分数的化学成分：C：2.95-3.4％、Si：1.95-2.15％、S：0.05-0.1％、Mn：0.30-0.45％、Cu：0.2-0.35％、Cr：0.15-0.4％、P＜0.07％、N：0.006-0.015％，余量为Fe以及可忽略不计的杂质及元素。