[发明专利]一种低应力球墨铸铁及其铸造工艺

说明书

本发明提供了一种低应力球墨铸铁及其铸造工艺，制得的球墨铸铁具有高碳当量和高硅碳比的特点，配合退火处理工艺，可有效的降低铸件的铸造残余应力，经过检测，8点随机残余应力平均值为18～25MPa，残余应力消减率为35.7～42.6％，应力均化度为25.9～28.4％，平均硬度为195.4～206.7HB，抗拉强度为290～310Mpa，弹性模量为110～130Gpa。

技术领域

本发明涉及铸铁材料领域，尤其涉及一种低应力球墨铸铁及其铸造工艺。

背景技术

现代装备对部件性能的要求越来越高，不但要求其具有良好的力学性能，同时还要求其具有一定的特殊性能，如一些重大装备的机身等重要部件要求具有良好的力学性能、导热性、减震性等，同时要求必须具有高尺寸稳定性，以保持部件的尺寸精度和精度保持性，从而实现整套装备的高精度和精度保持性。

球墨铸铁具有良好的力学性能、导热性、减震性和切削性能，铸造工艺性能良好，可以铸造生产复杂铸件，且生产周期短，制造成本低，已作为重要的结构材料得到广泛应用。一般情况下，铸铁的强度和其铸造应力成正比，抗拉强度越高，铸造应力越大，变形就越大，尺寸稳定性就越差，特别是作为阀门使用，更要求具有足够的硬度、延伸性、屈服强度，除此之外，作为部分特殊环境用阀门，更要求具有优异的韧性。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种低应力铸铁及其铸造工艺，以适用于各类球阀的使用。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种低应力球墨铸铁，化学成分设计，按重量百分比计算为：C 3.01～3.15％，Cu 0.77～0.92％，Si 1.9～2.4％，Mn 0.74～0.95％，P≤0.05～0.07％， S 0.08％，Cr 0.33％，Sn0.03%余量为Fe；碳当量为 3.82～3.95％，高硅碳比为0.77～0.89%。

一种低应力球墨铸铁的铸造工艺，包括以下步骤：

1）配料：废钢55～75%、生铁10～20%、回炉料10～20%、增碳剂0.5%、孕育剂0.5%，余量为铁屑、除渣剂中的一种或其组合；

2）将孕育剂预热到150℃后，连同其他配料送入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为1500～1600℃；

3）对铁液进行化学成分调配；出炉时铁液化学成分质量百分比含量为：C 3.01～3.15％，Cu 0.77～0.92％，Si 1.9～2.4％，Mn 0.74％～0.95％，P≤0.05～0.07％， S0.08％，Cr 0.33％，Sn0.03%余量为Fe；碳当量为 3.82～3.95％，高硅碳比为0.77～0.89%；

4）将铁液浇注入铸型，浇注温度为1400～1500℃，浇注完成后待铸件温度为150℃后进行退火处理，退火处理完成后待炉冷至室温即可取得低应力球墨铸铁。

具体的，在步骤4）中，所述退火处理是以11～18℃/10min的升温速率加热至700～750℃后保温1～2h，然后以保持10℃/min的降温速率分别调整温度至550～600℃、450～520℃、350～400℃、220～280℃、80～150℃后保温1h，最后冷却至室温。

更具体的，所述退火处理是以15℃/10min的升温速率加热至740℃后保温1.3h，然后以保持10℃/min的降温速率分别调整温度至560℃、500℃、380℃、260℃、120℃后保温1h，最后冷却至室温。

更具体的，所述退火处理工艺中，每降温20℃保温10～30min。

上述技术方案的有益之处在于：