[发明专利]一种高强度灰口铸铁及其制备工艺和应用

说明书

本发明公开了一种高强度灰口铸铁及其制备工艺和应用，以质量百分比计，含有：C:2.9％～3.1％、Si:1.4％～1.8％、Mn:0.7％～0.9％、P:0％～0.12％、S:0.06％～0.09％、Cu:0％～0.3％、Cr:0.3％～0.5％、Sb:0％～0.01％、Sn:0.06％～0.09％、高钙孕育剂:0.2％，余量为Fe和伴随杂质。本发明的灰口铸铁采用新型的熔炼工艺，同时通过对化学成分比例进行调整，采用高钙孕育剂获得更加致密的基地组织，赋予铸铁更好的机械性能，经检测，其金相组织中石墨长度缩减一半，本体硬度为210～220HB，抗拉强度为270～290N/mm²，耐久试验大于50万次。

技术领域

本发明涉及一种灰口铸铁，具体涉及一种高强度灰口铸铁及其制备工艺和应用；属于灰口铸铁技术领域。

背景技术

铸铁中石墨的形成过程称为石墨化过程，铸铁组织形成的基本过程就是铸铁中石墨的形成过程。灰铸铁的石墨类型和大小取决于共晶团中石墨分枝和成长速度，当共晶团停止生长，石墨的长大也就停止。因灰铸铁具有良好的铸造性能、减振性能、耐磨性能、切削加工性能以及低的缺口敏感性，在铸造技术领域得到较为广泛的应用。

灰口铸铁(gray iron)是第一阶段石墨化过程充分进行而得到的铸铁，全部或大部分碳以片状石墨形态存在，断口呈灰暗色，因此得名，灰口铸铁价格便宜，应用广泛，占铸铁的总产量80％以上。

灰铸铁有一定的强度，但塑性和韧性很低，这种性能特点与石墨本身的性能及其在铸铁组织中的存在形态有关。

随着全球经济发展，工程机械用量需求逐年持续上升，同时对产品的质量如机械性能、使用寿命等也提出了更高的要求，因而，有必要对灰口铸铁进行优化，提高逐渐强度等性能。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种高强度的灰口铸铁，另一目的在于提供该灰口铸铁的制备工艺，再一目的在于提供该蠕状石墨铸铁的应用。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种高强度灰口铸铁，以质量百分比计，含有：C:2.9％～3.1％、Si:1.4％～1.8％、 Mn:0.7％～0.9％、P:0％～0.12％、S:0.06％～0.09％、Cu:0.2％～0.3％、Cr:0.3％～0.5％、 Sb:0％～0.01％、Sn:0.06％～0.09％、高钙孕育剂:0.2％，余量为Fe和伴随杂质。

C(碳)含量对于材料的基地组织及石墨形态有至关重要的影响，C含量过高，石墨形态粗大，降低材料的强度。因此，本发明中，C的含量为2.9％～3.1％。

Si是促进石墨结晶的元素，如果Si含量太多，则石墨形状变大，基地组织中的铁素体含量会增加，降低材料的强度的提升，因此，Si含量为1.4％～1.8％。

Mn的作用在于稳定珠光体的结构，较佳范围为0.7％～0.9％，对硬度提升有效，且合金中材料成本最低。

P的含量不应超过0.12％，否则会使基地组织中析出磷化铁，磷化铁是一种硬的物质，导致与铸铁产品配合使用的产品过早磨损。

Cu是珠光体组织的稳定化元素，对于延伸率、抗拉强度等机械性能也有影响，其含量为0.20％～0.30％，材料成本偏高。

Sn的含量为0.06％～0.09％，能够缓和石墨的偏析，且能够防止由内部氧化所致的石墨的氧化脱落,材料成本较低。

Cr的含量为0.30％～0.50％，在铸铁基材中与碳结合使碳化物析出，通过基材的析出强化使铸铁的机械性能得到优化，材料成本偏高。

高钙孕育剂的添加能够使灰口铸铁在孕育过程中获得更加致密的基地组织，细化石墨形态尺寸，提高铸件强度，虽然成本略高，但用量很少，在铸件成本里分摊较小。