[发明专利]一种抗热疲劳变质灰铸铁

说明书

本发明涉及铸铁合金，特别是关于一种抗热疲劳变质灰铸铁，适用于制做钢锭模，焦炉熄焦车衬板、刹车鼓、柴油机排气岐管、汽缸盖，玻璃模具等。

目前，国内钢铁业使用的钢锭模大多采用普通灰铸铁，机械工业出版社1984年4月出版的《铸铁手册》P113页公开一种制做钢锭模的灰铸铁，采用这种材质制做的钢锭模易出现早期开裂和炸裂现象，平均使用寿命仅为40多次，模耗高（一般在20-40公斤/吨钢）。

EP-0076541A2公开的一种“用于生产钢锭的铸铁钢锭模及其制造方法”，采用使铸铁中硅的含量小于锰的含量和提高钢锭模底部磷含量的方法，降低了钢锭模底部早期断裂的几率。《铸造》1988年第6期27页“中锰低硅灰铸铁钢锭模的应用”一文公开的一种适当增加灰铸铁中锰的含量，降低硅的含量来提高钢锭模的使用寿命40-60%。其不足之处是上述两种方法生产工艺复杂。开辟新的途径，研制一种生产工艺简单、使用寿命高、模耗低的钢锭模材质十分必要。

本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种生产工艺简单、抗热疲劳性能良好、使用寿命高、模耗低的抗热疲劳变质灰铸铁。

本发明的目的可以通过以下措施来实现：

本发明是一种抗热疲劳变质灰铸铁，由C、Si、Mn、P、S等化学成份和杂质组成，其特征在于采用含K、Na的变质剂对普通灰铸铁进行液态变质处理，使其化学组成（重量）为：

C    3.3-3.9%

Si    1.2-1.8%

Mn    0.6-1.2%

P    ＜0.15%

S    ＜0.10

K    0.0005-0.003%

Na    0.002-0.009%

余量为Fe和其它杂质

本发明的目的还可以进一步通过以下措施来实现：

本发明抗热疲劳变质灰铸铁，其特征在于在铸态下获得均匀分布的细片状石墨，其金相组织为：珠光体+少量铁素体+磷共晶+细片状石墨。

本发明使用的K、Na变质剂的化学成分为：K、Na20～25%，Si15～30%、Ca5～50%、Mg0.5～1%、Al0.1～1%、Fe10～15%、F8～10%、C0.01～0.1%，变质质的加入量为0.1～5%。

本发明抗热疲劳变质灰铸铁采用一般冲天炉或其它熔炉，如电弧炉、感应炉、坩埚炉、反射炉等，采用常规工艺熔炼，变质剂可在出铁时加在出铁槽中随铁水流入铁水包中，经变质处理的铁水静置、扒渣，铁水温度达1220-1300℃进行浇注，生产工艺简单。

本发明抗热疲劳变质灰铸铁在铸态下获得均匀分布的细片状石墨（见图2、图3），石墨长度约＜0.01毫米，局部区域大于0.01毫米，而普通灰铸铁的石墨片短小，由点状石墨聚成菊花状分布（见图1）。

经测定本发明变质灰铸铁和普通灰铸铁在石墨上的元素含量表明，两者石墨上的Si、Mn含量都比其基体高，而且前者石墨上的Si、Mn含量明显高于后者（前者Si7%、Mn6%、后者Si1.8%、Mn1%）。

由热疲劳试验表明：本发明抗热疲劳变质灰铸铁是普通灰铸铁的3倍左右。

从测定本发明抗热疲劳变质灰铸铁和普通灰铸铁的热导系数（见表1）、杨氏模量（表2）看出：本发明抗热疲劳变质灰铸铁高于400℃时，热导系数比普通灰铸铁高，在500℃时高7.19%，在600℃时高30%;

本发明抗热疲劳变质灰铸铁的杨氏模量比普通灰铸铁低，在低温区（25-250℃）时，低2.45-3.39%，在中温区（300～500℃）时，低4.05～4.7%，在高温区（550～800℃）时低5.0～12.89%。

经测试，本发明抗热疲劳变质灰铸铁的机械性能比普通灰铸铁略低。

在热循环条件恶劣的情况下，具有高的导热率和低弹性模量对铸铁的抗热疲劳性能起着决定性的作用，抗拉强度仅起次要的作用。

经试验和实践证明，本发明抗热疲劳变质灰铸铁抗热疲劳性能良好，使用寿命高。

附图的图面说明如下：

图1：普通灰铸铁菊花状石墨形态金相图

图2：本发明抗热疲劳变质灰铸铁细片状石墨形态金相图

图3：本发明抗热疲劳变质灰铸铁金相组织图

本发明下面将结合实施例作进一步详述：

实施例1：