專利名稱：低鎳釩鈦多元合金耐磨鑄鐵的制作方法
CN1037548號專利公開了一種“低鉻硼多元合金耐磨鑄鐵”用于礦山設(shè)備耐磨元件。本發(fā)明提出一種“低鎳釩鈦多元合金耐磨鑄鐵”。主要用于微型汽車發(fā)動機缸體，內(nèi)燃機氣缸套、活塞環(huán)，機動車輛制動鼓、制動盤、離合器摩擦盤、壓板，火車闡瓦，金屬切削機床、鍛壓設(shè)備、沖壓機床等的床身、立柱、橫梁、工作臺等等要求高強度、高耐磨、硬度適中、韌性好，鑄造精度和機械加工精度要求高的機械設(shè)備結(jié)構(gòu)性零件或運動摩擦副。
釩作為一種合金元素，是鑄鐵最強有力的強化劑和熱強劑，加0.31％的釩到含有C2.85～3.05％，Si 1.05～1.25％的鑄鐵中去，在20℃的常溫條件下，其抗拉強度可由200MPa提高到420MPa，在450℃的高工作溫度條件下，其抗拉強度還可提高到440MPa比其在常溫下的強度還要高(《國外釩鈦》第十二期，<釩及其合金的應(yīng)用>，科學(xué)技術(shù)文獻出版社重慶分社1979年12月出版)。釩和鈦均屬稀有高熔點金屬，對碳和氮都具有很強的親和力，因此都是強碳化物形成元素，VC和TiC都具有極高的硬度，VC的顯微硬度為2800HV，TiC的顯微硬度為3200HV，比高磷鑄鐵中磷共晶(斯氏體)的顯微硬度(600～800HV)高3～4倍，比硼鑄鐵中的含硼復(fù)合碳化物(又稱復(fù)合磷共晶或特殊斯氏體)的顯微硬度(900～1200HV)高2～3倍。VC和TiC彌散分布于釩鈦鑄鐵中，使釩鈦鑄鐵的耐磨性比普通灰口鑄鐵HT200的耐磨性提高2～3倍，釩鈦鑄鐵還有一個極重要的特性是優(yōu)良的耐熱疲勞性能(《鑄造手冊》第1卷，中國機械工程學(xué)會鑄造專業(yè)學(xué)會編，機械工業(yè)出版社1994年10月出版》)，是制造汽車制動鼓、制動盤最理想的特性。鎳可全溶于奧氏體，降低奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的臨界溫度，擴大奧氏體區(qū)，同時降低共析點的含碳量，不但有穩(wěn)定細化珠光體的作用，還有增加珠光體，使珠光體中鐵素體強化的作用，有使鑄鐵基體組織均勻化的作用，還有促進石墨化、細化石墨、使石墨均勻化、防止白口的作用，還有減輕鑄件壁厚敏感性，減輕淬火時的壁厚效應(yīng)，加深淬火層的作用。因此鎳作為合金元素除能提高鑄鐵的強度、硬度、耐磨性外，還能有效地提高鑄鐵的韌性、塑性，改善鑄鐵的基體組織的均勻性，改善鑄鐵的鑄造工藝性，切削加工工藝性，這是對鑄鐵特別重要的特性，此外含鎳鑄鐵還具有較高的耐熱性、耐蝕性和優(yōu)良的低溫力學(xué)性能。鎳在灰口鑄鐵中抗拉強度、抗彎強度隨鎳的增加而增加，當(dāng)鎳達到0.6％時達到最大值，(《鑄造手冊》第1卷，中國機械工程學(xué)會鑄造專業(yè)學(xué)會編，機械工業(yè)出版社1994年10月出版)。綜上所述，將鎳釩鈦這三種最理想的鑄鐵合金元素熔合在鑄鐵中，造就一種“低鎳釩鈦合金耐磨鑄鐵”，不但能充分發(fā)揮這三種合金元素各自的優(yōu)良特性，還能相輔相成，使優(yōu)點更加突出，使缺點得到克服，因此，低鎳釩鈦合金耐磨鑄鐵，是一種出類拔萃的高強度、韌性好、硬度適中，耐磨性、耐熱疲勞性特別優(yōu)良、具有一定耐熱耐蝕能力，而且組織均勻，壁厚敏感性小，鑄造性能優(yōu)良，機械加工工藝性能優(yōu)良的高級合金鑄鐵，這也就是本發(fā)明的目的所在。鑄鐵工作者機械汽車設(shè)計制造專家們唯一擔(dān)心的恐怕只有成本一項了，對此，本發(fā)明還公開了獨特的降低成本的措施，一并陳述于后。
本發(fā)明的目的是通過下述方案來實現(xiàn)的1、一種低鎳釩鈦合金耐磨鑄鐵，其特征在于第一，熔煉該合金耐磨鑄鐵是采用我國特有的，含有多種有益合金元素的釩鈦磁鐵礦冶煉的天然合金釩鈦生鐵(其中包括按國家標(biāo)準GB5025-85生產(chǎn)的含釩生鐵)作原料；第二，該合金耐磨鑄鐵含有下列化學(xué)成份C 3.0～4.0％，Si 1.3～2.6％，Mn 0.6～1.5％，Ni 0.1～0.8％，V 0.3～0.5％，Ti 0.05～0.2％，P≤0.4％，S＜0.1％，余為鐵及釩鈦天然合金生鐵所固有的Co，Cr，Cu，Nb等合金元素微量，其總量為0.2％左右(鐵在外)。第三、該合金耐磨鑄鐵的熔煉方法，可以采用沖天爐熔練法熔煉；也可以采用電爐熔煉法熔煉，若將該合金耐磨鑄鐵用于制造汽車零部件，或用于制造內(nèi)燃機零部件等大規(guī)模和超大規(guī)模生產(chǎn)，本發(fā)明倡議采用“冶煉天然合金釩鈦生鐵的高爐與電爐實行雙聯(lián)熔煉”的方法熔煉；第四，合金元素鎳等的來源和加入方法，亦隨制品的不同和生產(chǎn)廠家工藝設(shè)備的不同，可以采用電解鎳爐內(nèi)加入或前爐加入；亦可采用鎳鐵爐內(nèi)加入或前爐加入；還可采用煉鎳廠吹煉高冰鎳的轉(zhuǎn)爐渣或電解鎳廠的電解鎳渣，經(jīng)除硫處理后爐內(nèi)加入；對于汽車零部件，內(nèi)燃機零部件等大規(guī)模超大規(guī)模生產(chǎn)廠家，本發(fā)明倡議采用硅酸鎳礦或硫化鎳精礦經(jīng)焙燒處理除硫后，直接加入冶煉釩鈦生鐵的高爐，冶煉成鎳釩鈦天然合金生鐵，然后將該種生鐵高爐高溫鐵液注入預(yù)熱電爐中進行精確配料、過熱精煉、出爐澆鑄。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述低鎳釩鈦合金耐磨鑄鐵，其特征在于第一，熔煉該合金耐磨鑄鐵是采用我國特有的，含有多種有益合金元素的釩鈦磁鐵礦冶煉的天然合金釩鈦生鐵(其中包括按國家標(biāo)準GB5025-85生產(chǎn)的含釩生鐵)作原料；第二，該合金耐磨鑄鐵含有下列化學(xué)成份C 3.0～4.0％，Si 1.3～2.6％，Mn 0.6～1.5％，Ni 0.1～0.8％，V 0.3～0.5％，Ti 0.05～0.2％，B 0.03～0.06％，P≤0.15％，S＜0.08％，余為鐵及釩鈦天然合金生鐵所固有的Co，Cr，Cu，Nb等合金元素微量，其總量為0.2％左右(鐵在外)。第三、該合金耐磨鑄鐵的熔煉方法，可以采用沖天爐熔煉法熔煉；也可以采用電爐熔煉法熔煉，若將該合金耐磨鑄鐵用于制造汽車零部件，或用于制造內(nèi)燃機零部件等大規(guī)模和超大規(guī)模生產(chǎn)，本發(fā)明倡議采用“冶煉天然合金釩鈦生鐵的高爐與電爐實行雙聯(lián)熔煉”的方法熔煉；第四，合金元素鎳等的來源和加入方法，亦隨制品的不同和生產(chǎn)廠家工藝設(shè)備的不同，可以采用電解鎳爐內(nèi)加入或前爐加入；亦可采用鎳鐵爐內(nèi)加入或前爐加入；還可采用煉鎳廠吹煉高冰鎳的轉(zhuǎn)爐渣或電解鎳廠的電解鎳渣，經(jīng)除硫處理后爐內(nèi)加入；對于汽車零部件，內(nèi)燃機零部件等大規(guī)模超大規(guī)模生產(chǎn)廠家，本發(fā)明倡議采用硅酸鎳礦或硫化鎳精礦經(jīng)焙燒處理除硫后，直接加入冶煉釩鈦生鐵的高爐，冶煉成鎳釩鈦天然合金生鐵，然后將該種生鐵高爐高溫鐵液注入預(yù)熱電爐中進行精確配料、過熱精煉、出爐澆鑄。其中硼元素的加入根據(jù)制品要求的不同和廠家工藝條件的不同，可以采用硼鐵、含硼生鐵、硼砂或硼礦石(纖維硼鎂石[Mg(BO2)(OH)]或方硼石[Mg6(B14O26)Cl2]。
本發(fā)明的優(yōu)點在于第一，采用我國特有的含有多種有益合元素的釩鈦磁鐵礦冶煉的天然合金釩鈦生鐵作原料，由于釩鈦多元合金生鐵的遺傳特性，使該合金耐磨鑄鐵材質(zhì)均勻，有益合金元素多種多樣，從而獲得優(yōu)異性能，且成本低廉；第二，本發(fā)明配方獨特，使該合金耐磨鑄鐵性能優(yōu)良，用其所生產(chǎn)的產(chǎn)品可靠性高，使用壽命長，且成本低，具有強大的市場競爭力，第三熔煉方法以及外加合金成份的來源等，本方案均提出了可供選擇的方案，而且不少是第一次公開，具有材料來源廣，成本低廉的特點。
實施例1一種微型汽車內(nèi)燃機氣缸體用低鎳釩鈦合金耐磨鑄鐵，其化學(xué)成份(重量百分比)為C 3.5～4.0％，Si 2.0～2.6％，Mn 0.6～1.0％， Ni 0.5～0.8％，V 0.3～0.5％，Ti 0.05～0.16％，P≤0.15％，S＜0.05％，余為鐵及釩鈦天然合金生鐵所固有的Co，Cr，Cu，Nb等合金元素微量，其總量為0.2％左右(鐵在外)。
實施例2一種汽車制動鼓、制動盤、離合器壓板用低鎳釩鈦合金耐磨鑄鐵，其化學(xué)成份(重量百分比)為C 3.5～3.8％，Si 1.3～1.8％，Mn 0.6～0.9％，Ni 0.1～0.3％，V 0.3～0.5％，Ti 0.05～0.16％，P≤0.15％，S＜0.05％，余為鐵及釩鈦天然合金生鐵所固有的Co，Cr，Cu，Nb等合金元素微量，其總量為0.2％左右(鐵在外)。
實施例3一種內(nèi)燃機缸套用低鎳釩鈦合金耐磨鑄鐵，其化學(xué)成份(重量百分比)為C 3～3.6％，Si 1.5～2.2％，Mn 0.5～1.1％，Ni 0.5～0.8％，B 0.03～0.06％，V 0.3～0.5％，Ti 0.05～0.16％，P 0.2～0.3％，S≤0.06％，余為鐵及釩鈦天然合金生鐵所固有的Co，Cr，Cu，Nb等合金元素微量，其總量為0.2％左右(鐵在外)。
實施例4一種機床耐磨零件用低鎳釩鈦合金耐磨鑄鐵，其化學(xué)成份(重量百分比)為C 3.4～3.8％，Si 1.5～2.0％，Mn 0.6～1.2％，Ni 0.2～0.6％，V 0.3～0.5％，Ti0.05～0.16％，P 0.2～0.3％，S≤0.1％，余為鐵及釩鈦天然合金生鐵所固有的Co，Cr，Cu，Nb等合金元素微量，其總量為0.2％左右(鐵在外)。
權(quán)利要求
1.一種低鎳釩鈦合金耐磨鑄鐵，其特征在于第一，熔煉該合金耐磨鑄鐵是采用我國特有的，含有多種有益合金元素的釩鈦磁鐵礦冶煉的天然合金釩鈦生鐵(其中包括按國家標(biāo)準GB5025-85生產(chǎn)的含釩生鐵)作原料；第二，該合金耐磨鑄鐵含有下列化學(xué)成份(重量百分比)C 3.0～4.0％，Si 1.3～2.6％，Mn 0.6～1.5％，Ni 0.1～0.8％，V0.3～0.5％，Ti 0.05～0.2％，P≤0.4％，S＜0.1％余為鐵及釩鈦天然合金生鐵所固有的Co，Cr，Cu，Nb等合金元素微量，其總量為0.2％左右(鐵在外)；第三、該合金耐磨鑄鐵的熔煉方法，可以采用沖天爐熔煉法熔煉；也可以采用電爐熔煉法熔煉，若將該合金耐磨鑄鐵用于制造汽車零部件、或用于制造內(nèi)燃機零部件等具有大規(guī)模和超大規(guī)模生產(chǎn)的零部件，本發(fā)明倡議采用“冶煉天然合金釩鈦生鐵的高爐與電爐實行雙聯(lián)熔煉的方法”熔煉；第四，合金元素鎳等的來源和加入方法，亦隨制品的不同和生產(chǎn)廠家工藝設(shè)備的不同，可以采用電解鎳爐內(nèi)加入或前爐加入；亦可采用鎳鐵爐內(nèi)加入或前爐加入；還可采用煉鎳廠吹煉高冰鎳的轉(zhuǎn)爐渣或電解鎳廠的電解鎳渣，經(jīng)除硫處理后爐內(nèi)加入；對于汽車零部件，內(nèi)燃機零部件等大規(guī)模超大規(guī)模生產(chǎn)廠家，本發(fā)明倡議采用硅酸鎳礦或硫化鎳精礦經(jīng)焙燒處理除硫后，直接加入冶煉釩鈦生鐵的高爐，冶煉成鎳釩鈦天然合金生鐵，然后將該種生鐵高爐高溫鐵液注入預(yù)熱電爐中進行精確配料、過熱精煉、出爐澆鑄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低鎳釩鈦合金耐磨鑄鐵，其特征在于第一，熔煉該合金耐磨鑄鐵是采用我國特有的，含有多種有益合金元素的釩鈦磁鐵礦冶煉的天然合金釩鈦生鐵(其中包括按國家標(biāo)準GB5025-85生產(chǎn)的含釩生鐵)作原料；第二，該合金耐磨鑄鐵含有下列化學(xué)成份(重量百分比)C 3.0～4.0％，Si 1.3～2.0％，Mn 0.6～1.5％，Ni0.5～0.8％，V 0.3～0.5％，Ti 0.05～0.2％，B 0.03～0.06％，P≤0.15％，S＜0.08％，余為鐵及釩鈦天然合金生鐵所固有的Co，Cr，Cu，Nb等合金元素微量，其總量為0.2％左右(鐵在外)。第三、該合金耐磨鑄鐵的熔煉方法，可以采用沖天爐熔煉法熔煉；也可以采用電爐熔煉法熔煉，若將該合金耐磨鑄鐵用于制造汽車零部件，或用于制造內(nèi)燃機零部件等大規(guī)模和超大規(guī)模生產(chǎn)，本發(fā)明倡議采用“冶煉天然合金釩鈦生鐵的高爐與電爐實行雙聯(lián)熔煉的方法熔煉；第四，合金元素鎳等的來源和加入方法，亦隨制品的不同和生產(chǎn)廠家工藝設(shè)備的不同，可以采用電解鎳爐內(nèi)加入或前爐加入；亦可采用鎳鐵爐內(nèi)加入或前爐加入；還可采用煉鎳廠吹煉高冰鎳的轉(zhuǎn)爐渣或電解鎳廠的電解鎳渣，經(jīng)除硫處理后爐內(nèi)加入；對于汽車零部件，內(nèi)燃機零部件等大規(guī)模超大規(guī)模生產(chǎn)廠家，本發(fā)明倡議采用硅酸鎳礦或硫化鎳精礦經(jīng)焙燒處理除硫后，直接加入冶煉釩鈦生鐵的高爐，冶煉成鎳釩鈦天然合金生鐵。然后將該種生鐵高爐高溫鐵液注入預(yù)熱電爐中進行精確配料、過熱精煉、出爐澆鑄。其中硼元素的加入根據(jù)制品要求的不同和廠家工藝條件的不同，可以采用硼鐵、含硼生鐵、硼砂或硼礦石(纖維硼鎂石[Mg(BO2)(OH)]或方硼石[Mg6(B14O26)Cl2]。
全文摘要
該合金耐磨鑄鐵是采用我國特有的含有多種有益合金元素的釩鈦天然合金生鐵作原料加鎳等熔煉而成；其化學(xué)成分為C3.0～4.0％，Si1.3～2.6％，Mn0.6～1.5％，Ni0.1～0.8％，V0.3～0.5％，Ti0.05～0.2％，P≤0.4％，S＜0.1％，余為鐵及釩鈦生鐵所固有的Co，Cr，Cu，Nb等合金元素微量，其總量為0.2％左右(鐵在外)；本發(fā)明還公開了熔煉該耐磨鑄鐵時如何把成本降到最低的措施，從而使這種硬度適中、強度高、韌性好、耐磨性能優(yōu)異、耐熱、耐蝕、耐熱疲勞、組織均勻，壁厚敏感性小、鑄造性能優(yōu)良、機加工性能優(yōu)良、在汽車、內(nèi)燃機、機床制造業(yè)，用途廣泛的合金耐磨鑄鐵的實際大量生產(chǎn)應(yīng)用成為可能。
文檔編號C22C37/00GK1145415SQ9611747
公開日1997年3月19日 申請日期1996年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月12日
發(fā)明者樊顯理 申請人:樊顯理