一種含銻球墨鑄鐵及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于球墨鑄鐵鑄造領域，具體涉及一種含銻球墨鑄鐵及其生產方法。
【背景技術】
[0002]球墨鑄鐵強度高、韌塑性、耐磨性和切削加工性能好等優(yōu)良的綜合性能，同時比鋼制造成本低，在很多領域中得到了廣泛應用。QT600-3牌號球墨鑄鐵具有較高的強度和一定的伸長率，在汽車、工程機械、冶金和輸水、輸氣等管網中得到大量應用。除了進行適當?shù)那蚧幚砗驮杏幚硗猓aQT600-3球墨鑄鐵時，通常采用0.5%左右的銅或0.1-0.3%鉻或0.06?0.08%Sn或增加錳量至0.8%左右(添加銅或鉻或錫時，錳的加入量通常低于0.6%)。在球墨鑄鐵中，銻早期通常作為一種限制元素，認為超過0.01%時會干擾石墨球化。近年來，在球鐵中的研究和應用逐漸增多，微量銻對石墨無影響，但可顯著增加球鐵的珠光體含量。有資料認為其促進珠光體形成能力約為錫的10倍，銅的20倍甚至100倍，因此采用銻微量合金化對于降低球鐵生產成本有較好的推廣前景。銻的加入方式有爐內、包內(以復合球化劑、復合孕育劑及金屬銻以顆粒狀形式覆蓋在球化劑上后壓包)或銻粉隨流等加入方式。但是，球鐵中銻的適宜加入量看法不統(tǒng)一。如:中國專利“Sb元素在高強度球墨鑄鐵瓦蓋中的應用”(專利號CN102688993A)報道的Sb加入量為0.005%?0.015% ;中國專利“一種球墨鑄鐵的生產方法”(專利號CN103361537A)報道的Sb加入量為0.003%?0.008% ;還有一些文獻報道了銅銻配合生產高強度球墨鑄鐵曲軸，Sb加入量在0.02%以內，Sb加入量超過0.02%以后，顯著降低球墨鑄鐵的伸長率。

【發(fā)明內容】

[0003]為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
一種含銻球墨鑄鐵，其組分質量百分比為:C 3.60-3.90%，Si 2.4-2.8%，Μη 0.20-0.50%，Ρ 彡 0.10%，S 彡 0.03%，Mg 0.030-0.060%, RE 0.020-0.040%, Sb0.012-0.039%，余量為Fe及不可避免的少量雜質。
[0004]—種含銻球墨鑄鐵的生產方法，包括如下步驟:
a、選用Q10或Q12生鐵，低S、P碳素廢鋼及球鐵回爐料，在中頻爐或工頻爐內熔煉鐵水，出爐溫度控制在1500-1550°C ；
b、采用沖入法進行球化處理；
c、鐵水球化處理反應平穩(wěn)后，補加剩余鐵水前，將顆粒狀的銻加入球化處理包內，同時在球化處理包內包內進行一次孕育處理；
d、孕育處理后，澆注時采用粒度為0.5-1.5mm、加入量為0.1%的75SiFe孕育劑進行隨流孕育；生產線澆注鑄件的同時澆注基爾試塊。
[0005]有益效果:
1、本發(fā)明采用0.012-0.039%的微量銻代替0.50%左右銅或0.1-0.3%Cr或0.06?0.08%Sn或0.8%Mn左右(本發(fā)明同時添加0.20-0.50Mn，少加Mn0.4%左右)金屬銻呈顆粒狀，球化反應后補加鐵水時加入包中。生產較高強度、塑性和韌性的球墨鑄鐵。
[0006]2、使用本發(fā)明的生產方法，生產成本得到顯著降低，生產效率高，研制的高強韌球墨鑄鐵抗拉強度大于600MPa，伸長率大于3%，性能指標滿足QT600-3牌號，可用于綜合力學性能要求高的汽車、拖拉機等零部件。
【具體實施方式】
[0007]以下結合具體實施例進一步闡述本發(fā)明。
[0008]實施例1
一種含銻球墨鑄鐵的生產方法，包括如下步驟:
按照以下質量百分比配制鐵水化學成分為例:
3.79% C，2.48%Si，0.50% Mn，0.058 %P，0.023 %S，0.054 %Mg，0.031%RE，0.012%Sb。
[0009]a、按上述設計的鐵水化學成分質量百分比，將稱量好的Q10或Q12生鐵、碳素廢鋼、球鐵回爐料、錳鐵等原材料加入中頻感應電爐或工頻爐內熔煉鐵水，出爐溫度控制在1500-1550°C。
[0010]b、采用沖入法進行球化處理。
[0011]c、球化處理反應平穩(wěn)后，補加剩余鐵水前，將顆粒狀的金屬銻加入包內，同時在包內進行一次孕育處理。
[0012]d、澆注時采用粒度為0.5-1.5mm、加入量為0.1%的75SiFe孕育劑進行隨流孕育，生產線澆注鑄件的同時澆注基爾試塊，首箱澆注溫度為1380°C。
[0013]熔煉得到的球墨鑄鐵經檢測，石墨球化級別2-3級，基體組織為45%鐵素體+55%珠光體，抗拉強度631.8MPa，伸長率7.0%，硬度210HBS。
[0014]實施例2
一種含銻球墨鑄鐵的生產方法，包括如下步驟:
按以下質量百分比配制鐵水化學成分為例:3.75%C，2.45%Si，0.27%Mn，0.035% P，0.021%S，0.036%Mg，0.027%RE，0.018%Sb。
[0015]a、將稱量好的Q10或Q12生鐵、碳素廢鋼、球鐵回爐料、錳鐵等加入中頻感應電爐或工頻爐內熔煉鐵水，出爐溫度控制在1500-1550°C ;
b、采用沖入法進行球化處理。
[0016]c、球化處理反應平穩(wěn)后，補加剩余鐵水前，將顆粒狀的金屬銻加入包內，同時在包內進行一次孕育處理。
[0017]d、澆注時采用粒度為0.5-1.5mm、加入量為0.1%的75SiFe孕育劑進行隨流孕育，生產線澆注鑄件的同時澆注基爾試塊，首箱澆注溫度為1370°C。
[0018]熔煉得到的球墨鑄鐵經檢測，石墨球化級別2級，基體組織為35%鐵素體+65%珠光體，抗拉強度638.8MPa，伸長率5.5%，硬度222HBS。
[0019]實施例3
一種含銻球墨鑄鐵的生產方法，包括如下步驟:
按以下質量百分比配制鐵水化學成分為例:3.74%C，2.45%Si，0.35%Mn，0.045%P，0.018%S，0.054%Mg，0.021%RE，0.026%Sb。
[0020]a、將稱量好的Q10或Q12生鐵、碳素廢鋼、球鐵回爐料、錳鐵等加入中頻感應電爐或工頻爐內熔煉鐵水，出爐溫度控制在1500-1550°C ;
b、采用沖入法進行球化處理。
[0021]c、球化處理反應平穩(wěn)后，補加剩余鐵水前，將顆粒狀的金屬銻加入包內，同時在包內進行一次孕育處理。
[0022]D、澆注時采用粒度為0.5-1.5mm、加入量為0.1%的75SiFe孕育劑進行隨流孕育，生產線澆注鑄件的同時澆注基爾試塊，首箱澆注溫度為1385°C。
[0023]熔煉得到的球墨鑄鐵經檢測，石墨球化級別2級，基體組織為25%鐵素體+75%珠光體，抗拉強度637.1MPa，伸長率4.0%，硬度229HBS。
[0024]實施例4
一種含銻球墨鑄鐵的生產方法，包括如下步驟:
按以下質量百分比配制鐵水化學成分為例:
3.72%C，2.48%Si，0.27%Mn，0.038%P，0.023%S，0.041%Mg，0.021%RE，0.032%Sb。
[0025]a、將稱量好的Q10或Q12生鐵、碳素廢鋼、球鐵回爐料、錳鐵等加入中頻感應電爐或工頻爐內熔煉鐵水，出爐溫度控制在1500-1550°C ;
b、采用沖入法進行球化處理。
[0026]c、球化處理反應平穩(wěn)后，補加剩余鐵水前，將顆粒狀的金屬銻加入包內，同時在包內進行一次孕育處理。
[0027]d、澆注時采用粒度為0.5-1.5mm、加入量為0.1%的75SiFe孕育劑進行隨流孕育，生產線澆注鑄件的同時澆注基爾試塊，首箱澆注溫度為1382°C。
[0028]熔煉得到的球墨鑄鐵經檢測，石墨球化級別2-3級，基體組織為25%鐵素體+75%珠光體，抗拉強度621.3MPa，伸長率4.8%，硬度227HBS。
[0029]實施例5
一種含銻球墨鑄鐵的生產方法，包括如下步驟:
按以下質量百分比配制鐵水化學成分為例:
3.72%C，2.46%Si，0.38%Mn，0.048%P，0.020%S,0.049%Mg，0.022%RE，0.039%Sb。
[0030]a、將稱量好的Q10或Q12生鐵、碳素廢鋼、球鐵回爐料、錳鐵等加入中頻感應電爐或工頻爐內熔煉鐵水，出爐溫度控制在1500-1550°C。
[0031]b、采用沖入法進行球化處理。
[0032]c、球化處理反應平穩(wěn)后，補加剩余鐵水前，將顆粒狀的金屬銻加入包內，同時在包內進行一次孕育處理。
[0033]d、澆注時采用粒度為0.5-1.5mm、加入量為0.1%的75SiFe孕育劑進行隨流孕育，生產線澆注鑄件的同時澆注基爾試塊，首箱澆注溫度為1375°C。
[0034]熔煉得到的球墨鑄鐵經檢測，石墨球化級別2級，基體組織為20%鐵素體+80%珠光體，抗拉強度609.0MPa，伸長率3.6%，硬度231HBS。
[0035]申請人在大量試驗及生產過程中發(fā)現(xiàn)，銻的最佳加入量為0.012-0.030%附近范圍(如上述實施例1?3)，不僅可以得到較優(yōu)異的力學性能，金屬銻的用量少、原材料成本低，也可有效避免回爐料使用時銻的累計給鑄鐵力學性能造成的不利影響，實施例4、5銻量0.032%和0.039%時雖然也能滿足QT600-3牌號要求，但隨著銻量增加抗拉強度值呈現(xiàn)降低趨勢，特別時實施例5抗拉強度和伸長率值存在偏低現(xiàn)象。
[0036]雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
【主權項】
1.一種含銻球墨鑄鐵，其特征在于，所述的含銻球墨鑄鐵的組分質量百分比為:c3.60-3.90%，Si 2.4-2.8%，Μη 0.20-0.50%，Ρ 彡 0.10%，S 彡 0.03%，Mg 0.030-0.060%，RE0.020-0.040%，Sb0.012-0.039%，余量為Fe及不可避免的少量雜質。2.一種含銻球墨鑄鐵的生產方法，包括如下步驟: a、選用Q10或Q12生鐵，低S、P碳素廢鋼及球鐵回爐料，在中頻爐或工頻爐內熔煉鐵水，出爐溫度控制在1500-1550°C ； b、采用沖入法進行球化處理； c、鐵水球化處理反應平穩(wěn)后，補加剩余鐵水前，將顆粒狀的銻加入球化處理包內，同時在球化處理包內包內進行一次孕育處理； d、孕育處理后，澆注時采用粒度為0.5-1.5mm、加入量為0.1%的75SiFe孕育劑進行隨流孕育；生產線澆注鑄件的同時澆注基爾試塊。
【專利摘要】本發(fā)明的目的是提供一種含銻球墨鑄鐵及其生產方法，其化學成分質量百分比為：C？3.60-3.90%，Si？2.4-2.8%<b>，</b>Mn？0.20-0.50%，P≤0.10%，S≤0.03%，Mg？0.030-0.060%，RE？0.020-0.040%，Sb？0.012-0.039%，余量為Fe及不可避免的少量雜質。本發(fā)明的制備方法采用選用Q10或Q12生鐵，低S、P碳素廢鋼及球鐵回爐料，在中頻爐或工頻爐內熔煉鐵水，采用沖入法進行球化處理后進行孕育處理、澆鑄。本發(fā)明采用的金屬銻呈顆粒狀，球化反應后補加鐵水時加入包中。生產較高強度、塑性和韌性的球墨鑄鐵。使生產成本得到顯著降低，產效率高。研制的高強韌球墨鑄鐵抗拉強度大于600MPa，伸長率大于3%，性能指標滿足QT600-3牌號,可用于綜合力學性能要求高的汽車、拖拉機等零部件。
【IPC分類】C21C1/10, C22C37/04, C22C37/10
【公開號】CN105349878
【申請?zhí)枴緾N201510747860
【發(fā)明人】李平, 韓建普, 張志 , 徐治新, 蘇莉, 甄艷君
【申請人】河南理工大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月6日