一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及合金鑄鐵材料領域，提供了一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵及其制備方法，該球墨鑄鐵含有下列化學成分：C為1.7～2.0％，Si為4.5～5.5％，Ni為34～36％，Mn為0.5～1％，Cr為1.5～2.5％，余量為Fe；本發(fā)明通過對材料配方進行深入研究，采用獨有的球化孕育技術，同時保證合格的化學成份和金相組織，能穩(wěn)定獲得合格力學性能的鑄件。
【專利說明】一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及合金鑄鐵材料領域，具體涉及一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵及其制備方法。

【背景技術】
[0002]現(xiàn)有高鎳奧氏體球墨鑄鐵存在的標準不統(tǒng)一，化學成分范圍太寬，也無穩(wěn)定生產該材質的金相組織，不適用于長期穩(wěn)定生產；化學成分中含有大量的促進碳化物元素，如鉻、錳等，鐵水白口傾向很大，鐵水流動性差，縮性大，如果工藝處理不當，極易獲得脆性大、碳化物超過30%的組織，球化等級不合格的鑄件。因此，需要尋找一種可靠的能穩(wěn)定獲得合格力學性能鑄件的方法。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵及其制備方法，能同時保證合格的化學成份和金相組織，穩(wěn)定獲得合格力學性能的鑄件。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:
[0005]具體的，該球墨鑄鐵含有下列化學成分:C為1.7%?2.0%，Si為4.5%?5.5%，Ni 為 34%?36%，Mn 為 0.5%?1%，Cr 為 1.5%?2.5%，余量為 Fe。
[0006]具體的，所述球墨鑄鐵的抗拉伸強度>430MPa，延伸率> 13%，硬度130?170HB ；奧氏體> 90%，珠光體+骨骼狀彌散性碳化物< 10%，球化級別3級。
[0007]優(yōu)選的，所述球墨鑄鐵的原材料質量配比如下:生鐵40%?45%，廢鋼10%?15%,電解純鎳35%?36.5%，鎳鎂硅球化劑0.8%?1.2% ;鉻鐵3%?4%，硅錳鋯孕育劑0.6%?1.0%，硅鍶孕育劑:0.1%?0.3%，硅鐵0.75%?1.5%，錳鐵1.5%?2.2%,增碳劑1.5%?2.2%。
[0008]具體的，電解純鎳含Ni彡99.8 %，含C彡0.01 %，含Si彡0.04%，含S彡0.02 %，含 P 彡 0.05%。
[0009]具體的，所述硅錳鋯孕育劑含Zr 3?5%，含Si 55?65%，含Mn 3?5%，其余為Fe。
[0010]具體的，所述硅鍶孕育劑含Sr 0.5%?1.0%，含Si 55%?60%，其余為Fe。
[0011]具體的，所述增碳劑為含碳> 95%的煅燒石油焦增碳劑。
[0012]—種聞鎮(zhèn)奧氏體球墨鑄鐵制備方法，所述球墨鑄鐵由中頻感應電爐在空氣環(huán)境中進行熔煉、球化處理、孕育過程，所述球化處理和孕育過程如下:
[0013](I)球化處理:所述球化處理采用堤壩式球化處理鐵水包，0.8%?1.2%鎳鎂硅球化劑預埋在球化處理鐵水包包底，采用沖入法球化操作。
[0014](2)孕育過程:采用0.6%?1.0%硅錳鋯孕育劑進行第一次孕育處理，使鐵水脫氧除氣，并且呈球狀聚集；加入0.1%?0.3%的硅鍶孕育劑進行第二次孕育處理；采用沖入法使孕育劑在鐵水中均勻熔解后，才能將鐵水澆鑄成鑄件，鐵水澆注溫度保證在1390?14500C以內，從球化處理結束到澆注完成必須控制在8分鐘以內。
[0015]本發(fā)明在保證鐵水的最終碳當量在4.6%?4.7%之間的基礎上，利用獨有的球化孕育技術，控制球化劑和孕育劑用量、澆注溫度、孕育時間等，使硅，鋇，鍶，鋯多元素復合，保持高效孕育效果，減小鐵水在凝固過程中鉻、錳系碳化物的形成，抑制碳化物的析出，使鐵水在凝固后得到組織不低于3級的球狀石墨，并且得到奧氏體在90%以上，珠光體+骨骼狀碳化物小于10%的金相組織。本發(fā)明能同時保證合格的化學成份和金相組織，因而可以獲得合格力學性能的鑄件。

【具體實施方式】
[0016]下面結合實施例對本發(fā)明作詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此，所有本領域技術人員以本發(fā)明的精神對本發(fā)明所做的任何等效的替換均落入本發(fā)明的保護范圍。
[0017]實施例1
[0018]高鎳奧氏體球墨鑄鐵的原材料質量配比如下:生鐵40%，廢鋼15%，電解純鎳35 %，鎳鎂硅球化劑0.8% ;鉻鐵4 %，硅錳鋯孕育劑0.6%，硅鍶孕育劑0.1%，硅鐵1.5%，錳鐵1.5 %，增碳劑1.5 %。電解純鎳含Ni 99.91%，含C 0.01%，含Si 0.03%，含S0.01%，含P 0.04%;硅錳鋯孕育劑含Zr 3%，含Si 60%，含Mn 5%，其余為Fe ;硅鍶孕育劑含Sr 0.5%，含Si 60%，其余為Fe。
[0019]一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵制備方法，包括以下步驟:
[0020](I)熔煉:將原材料按照上述質量配比進行配料，先將增碳劑、生鐵、廢鋼裝入中頻感應電爐內，待全部熔成鐵水后進行除渣、扒渣、保溫、光譜成分分析，當鐵水溫度升至1450°C時，加入電解純鎳、硅鐵、錳鐵、鉻鐵。
[0021](2)球化處理:球化處理采用堤壩式球化處理鐵水包，0.8%鎳鎂硅球化劑預埋在球化處理鐵水包包底，采用沖入法球化操作。
[0022](3)孕育過程:采用0.6%硅錳鋯孕育劑進行第一次孕育處理，使鐵水脫氧除氣，并且呈球狀聚集；加入0.1 %的硅鍶孕育劑進行第二次孕育處理；采用沖入法使孕育劑在鐵水中均勻熔解后，才能將鐵水澆鑄成鑄件，鐵水澆注溫度保證在1390°c，從球化處理結束到澆注完成控制在7分鐘。
[0023]測得上述球墨鑄鐵化學成分含量如下:C為1.7%，Si為5.5%，Ni為34%，Mn為0.5%，Cr為1.5%，余量為Fe。機械性能如下:抗拉伸強度為438MPa，延伸率為14%，硬度為130HB ;奧氏體為91%，珠光體+骨骼狀彌散性碳化物為9.1%，球化級別3級。
[0024]實施例2
[0025]高鎳奧氏體球墨鑄鐵的原材料質量配比如下:生鐵45%，廢鋼10%，電解純鎳35 %，鎳鎂硅球化劑1.2%;鉻鐵3 %，硅錳鋯孕育劑1.0%，硅鍶孕育劑0.3%，硅鐵0.75%，錳鐵2.2 %，增碳劑1.55%。電解純鎳含Ni 99.8%，含C 0.01%，含Si 0.04%，含S0.02%，含P 0.03%;硅錳鋯孕育劑含Zr 4%，含Si 65%，含Mn 3%，其余為Fe ;硅鍶孕育劑含Sr 1.0%，含Si 55%，其余為Fe。
[0026]一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵制備方法，包括以下步驟:
[0027](I)熔煉:將原材料按照上述質量配比進行配料，先將增碳劑、生鐵、廢鋼裝入中頻感應電爐內，待全部熔成鐵水后進行除渣、扒渣、保溫、光譜成分分析，當鐵水溫度升至1450°C時，加入電解純鎳、硅鐵、錳鐵、鉻鐵。
[0028](2)球化處理:所述球化處理采用堤壩式球化處理鐵水包，1.2%鎳鎂硅球化劑預埋在球化處理鐵水包包底，采用沖入法球化操作。
[0029](3)孕育過程:采用0.8%硅錳鋯孕育劑進行第一次孕育處理，使鐵水脫氧除氣，并且呈球狀聚集；加入0.2%的硅鍶孕育劑進行第二次孕育處理；采用沖入法使孕育劑在鐵水中均勻熔解后，才能將鐵水澆鑄成鑄件，鐵水澆注溫度保證在1230°C，從球化處理結束到澆注完成控制在7.5分鐘。
[0030]測得上述球墨鑄鐵化學成分含量如下:C為2.0 %，Si為5.0 %，Ni為36 %，Mn為l%，Cr為2.0%，余量為Fe。機械性能如下:抗拉伸強度為441MPa，延伸率為15%，硬度為147HB ;奧氏體為94%，珠光體+骨骼狀彌散性碳化物為9.3%，球化級別3級。
[0031]實施例3
[0032]高鎳奧氏體球墨鑄鐵的原材料質量配比如下:生鐵42%，廢鋼11.7(%，電解純鎳36.5%,鎳鎂硅球化劑0.9%，鉻鐵3.5%，硅錳鋯孕育劑0.75%，硅鍶孕育劑0.2%，硅鐵0.75%，錳鐵 1.5%，增碳劑 2.2%。電解純鎳含 Ni 99.86%，含 C 0.008%，含 Si 0.02%,含S 0.012%，含P 0.05% ;硅錳鋯孕育劑含Zr 5%，含Si 55%，含Mn 4%，其余為Fe ;硅鍶孕育劑含Sr 0.8%，含Si 57%，其余為Fe。
[0033]一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵制備方法，包括以下步驟:
[0034](I)熔煉:將原材料按照上述質量配比進行配料，先將增碳劑、生鐵、廢鋼裝入中頻感應電爐內，待全部熔成鐵水后進行除渣、扒渣、保溫、光譜成分分析，當鐵水溫度升至1450°C時，加入電解純鎳、硅鐵、錳鐵、鉻鐵。
[0035](2)球化處理:所述球化處理采用堤壩式球化處理鐵水包，1.0%鎳鎂硅球化劑預埋在球化處理鐵水包包底，采用沖入法球化操作。
[0036](3)孕育過程:采用I %硅錳鋯孕育劑進行第一次孕育處理，使鐵水脫氧除氣，并且呈球狀聚集；加入0.3%的硅鍶孕育劑進行第二次孕育處理；采用沖入法使孕育劑在鐵水中均勻熔解后，才能將鐵水澆鑄成鑄件，鐵水澆注溫度保證在1450°C，從球化處理結束到澆注完成控制在7分鐘。
[0037]測得上述球墨鑄鐵化學成分含量如下:C為1.8%，Si為4.5%，Ni為35%，Mn為0.8%,Cr為2%，余量為Fe。機械性能如下:抗拉伸強度439MPa，延伸率16%，硬度170HB ;奧氏體93 %，珠光體+骨骼狀彌散性碳化物8.7%，球化級別3級。
【權利要求】
1.一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵，其特征在于該球墨鑄鐵含有下列化學成分:c為1.?%?2.0%，Si 為 4.5%?5.5%，Ni 為 34%?36%，Mn 為 0.5%?1%，Cr 為 1.5%?2.5%，余量為Fe。
2.根據(jù)權利要求1所述一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵，其特征在于所述球墨鑄鐵的抗拉伸強度> 430MPa，延伸率> 13%，硬度130?170HB ;奧氏體> 90%，珠光體+骨骼狀彌散性碳化物< 10%，球化級別3級。
3.根據(jù)權利要求1或2所述一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵，其特征在于所述球墨鑄鐵的原材料質量配比如下:生鐵40%?45%，廢鋼10%?15%，電解純鎳35%?36.5%，鎳鎂硅球化劑0.8 %?1.2 % ;鉻鐵3 %?4 %，硅錳鋯孕育劑0.6 %?1.0 %，硅鍶孕育劑:0.1 %?0.3%，硅鐵 0.75%?1.5%，錳鐵 1.5%?2.2%，增碳劑 1.5%?2.2%。
4.根據(jù)權利要求3所述一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵，其特征在于所述電解純鎳含Ni 彡 99.8%，含 C 彡 0.01%，含 Si 彡 0.04%，含 S 彡 0.02%，含 P 彡 0.05%。
5.根據(jù)權利要求3所述一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵，其特征在于所述硅錳鋯孕育劑含Zr3?5%，含Si 55?65%，含Mn 3?5%，其余為Fe。
6.根據(jù)權利要求3所述一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵，其特征在于所述硅鍶孕育劑含Sr0.5%?1.0%，含 Si 55%?60%，其余為 Fe。
7.根據(jù)權利要求3所述一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵，其特征在于所述增碳劑為含碳彡95%的煅燒石油焦增碳劑。
8.—種聞鎮(zhèn)奧氏體球墨鑄鐵制備方法，所述球墨鑄鐵由中頻感應電爐在空氣環(huán)境中進行熔煉、球化處理、孕育過程，其特征在于所述球化處理和孕育過程如下: (1)球化處理:所述球化處理采用堤壩式球化處理鐵水包，0.8?1.2%鎳鎂硅球化劑預埋在球化處理鐵水包包底，采用沖入法球化操作。 (2)孕育過程:采用0.6?1.0%硅錳鋯孕育劑進行第一次孕育處理，使鐵水脫氧除氣，并且呈球狀聚集；加入0.1?0.3%的硅鍶孕育劑進行第二次孕育處理；采用沖入法使孕育劑在鐵水中均勻熔解后，才能將鐵水澆鑄成鑄件，鐵水澆注溫度保證在1390?1450°C以內，從球化處理結束到澆注完成必須控制在8分鐘以內。
【文檔編號】C22C37/04GK104451356SQ201410663676
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權日:2014年11月11日
【發(fā)明者】吳建華, 袁奇志 申請人:衡陽市朝陽汽車配件制造有限公司