[发明专利]一种铸造用镍钒钛合金生铁及制法和用途

说明书

本发明涉及一种冶金产品：铸造用镍钒钛合金生铁及其制造方法。同时还涉及其高镍高钒低钛稀土合金球墨铸铁内燃机曲轴、低镍钒钛稀土合金半球半蠕铸铁车辆制动(离合)元件、中镍钒钛稀土合金蠕墨铸铁内燃机缸体等三种用途发明。

目前机械制造业中，大都采用Ni-Cr-Mo合金铸铁来制造各种结构复杂，壁薄或壁的厚薄很不均匀，强度和刚度要求很高，耐磨性、耐疲劳性、耐热性、耐热疲劳性、耐蚀性，要求很高的这类高级铸件，如各种大型高精度机床床身，内燃机缸体及缸盖，汽轮机机体，巨型注塑机油缸等等。但由于Ni-Cr-Mo合金铸铁的制造方法，都是在普通优质生铁的重熔过程中加入电解镍、钼铁、铬铁等昂贵的纯金属和合金，从而使得这些零件的成本和价格昂贵，难于接受。同时，Ni-Cr-Mo合金铸铁件的耐磨性、热强性、耐蚀性等方面，也还不如V-Ti合金铸铁件。

本发明的目的，就是在于提供一种低成本的、适合于大工业生产的、能综合利用矿产资源的、更加节省能源的、主要用于改善球墨铸铁件半球半蠕铸铁件蠕墨铸铁件壁厚敏感性和使用性能的铸造用镍钒钛合金生铁的配方及其制造方法，并应用这种生铁来生产各种Ni-V-Ti高级合金铸铁件，代替Ni-Cr-Mo合金高级铸铁件。

本发明的铸造用镍钒钛合金生铁含有下列成份(重量百分比):C 3.3-4.2％,Si 0.2-3.6％,Mn0.3-1.0％,P＜0.1％,S＜0.05％ Ni 0.2-3.0％,V 0.2-1.5％,Ti 0.04-0.6％,余为Fe及总量小于0.3％的Cr、Cu、Co等微量元素。

制造本发明的铸造用镍钒钛合金生铁的工艺方法为：采用含镍硫酸渣做原料，经细磨、焙烧、选矿工艺处理，获得含硫量低于0.3％，含铁量高于50％、含镍量高于0.2％的含镍硫酸渣精矿，再按镍钒钛合金生铁成份比例要求，将这种含镍硫酸渣精矿与钒钛磁铁精矿混合配料烧结(焙烧)成为自熔性混合烧结(焙烧球团)矿，再将该自熔性混合烧结(焙烧球团)矿投入冶炼含钒生铁的高炉冶炼即得产品。

所述的含镍、硫酸渣精矿可以用粗制碱式碳酸镍粉[3Ni(OH)₂·2NiCO₃]取代，其加入量则根据该粗制碱式碳酸镍粉的实际含镍量，按铸造用镍钒钛合金生铁的成分比例确定。

所述的自熔性混合烧结(焙烧球团)矿，也可以采用自熔性钒钛磁铁精矿烧结(焙烧球团)矿加粗制镍铁的机械混合物取代；还可以由自熔性普通铁精矿烧结(焙烧球团)矿加粗制镍铁和钒渣的机械混合物所取代。对于冶炼普通铸造生铁的小高炉而言，允许用普通富铁块矿加石灰石来代替上述自熔性普通铁精矿烧结(焙烧球团)矿。

铸铁是工业上应用最广泛的金属材料之一，但普通灰铸铁存在着强度低，冲击韧性差的问题。多少年来提高铸铁强度和韧性就成为铸铁合金化的首要任务，Ni-Cr-Mo合金铸铁就是其最佳成果，但成本高。自从球墨铸铁、蠕墨铸铁、特别是奥贝球墨铸铁问世之后，人们找到了一种不用合金化，而只要改善铸铁件的石墨结构就能成倍提高铸铁强度的方法，且成本低。今天高强度的球墨铸铁件、蠕墨铸铁件尚存的主要问题是质量效应大，与钢件相比，还不能说铸铁件的质量稳定性已十分可靠，薄壁复杂件最大问题是“壁厚敏感性大”。因此本发明所提出的铸铁Ni-V-Ti合金化，和铸铁Ni-Cr-Mo合金化有着本质区别。Ni-V-Ti合金化的目的就主要在于改善球墨铸铁件、蠕墨铸铁件的“壁厚敏感性”和某些产品特别需要的“使用性能”，比如铸件壁薄或壁的厚薄很不均匀、壁与壁间结构十分复杂(如内燃机缸体、机床床身等)的情况下，也能得到铸件成品率很高、铸件组织处处均匀、质量稳定可靠的铸件，同时铸造产品还具有很高的耐疲劳强度以及特殊的高耐磨性，高热强性、耐蚀性等等。

因此对本发明的铸造用镍钒钛合金生铁最具创造性、新颖性、实用价值的用途发明当推如下三项：