本發(fā)明屬于金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蠕墨鑄鐵及其生產(chǎn)方法，特別涉及一種硅固溶強化鐵素體蠕墨鑄鐵及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

蠕蟲狀石墨鑄鐵簡稱蠕墨鑄鐵，其石墨形態(tài)呈蠕蟲狀，其內(nèi)的碳元素主要以蠕蟲狀石墨形態(tài)析出。蠕墨鑄鐵的基體組織包括鐵素體和珠光體：鐵素體是碳溶解在α-fe中的間隙固溶體，鑄鐵中鐵素體以片狀、塊狀、針狀和網(wǎng)狀存在，珠光體是鑄鐵中的一種由鐵素體薄層和滲碳體薄層構(gòu)成的層狀組織。在石墨形態(tài)相同的情況下蠕墨鑄鐵的抗拉強度隨珠光體含量增高而增高，因此在現(xiàn)有技術(shù)中要提高蠕墨鑄鐵的強度一般是靠提高珠光體含量來實現(xiàn)。正如現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《gb/t26655-2011蠕墨鑄鐵件》中規(guī)定的那樣，蠕墨鑄鐵牌號從rut300、rut350、rut400、rut450、rut500逐步提升時，其基體組織由全鐵素體、鐵素體+珠光體、珠光體+鐵素體、珠光體變化。這種靠提高珠光體含量來提升強度的方法存在的缺點是：提高珠光體含量要添加cu、mo、sn、ni等促進珠光體形成的合金元素，從而造成生產(chǎn)成本增加；同時隨著珠光體含量增高，鑄件硬度也增高，又由于鑄件各部分冷卻速度不一樣導(dǎo)致珠光體含量不一樣，從而導(dǎo)致鑄件各部位的硬度差也隨之增大，造成機加工困難、增加機加工成本同時也降低加工精度。

現(xiàn)有技術(shù)中沒有對硅固溶強化技術(shù)在蠕墨鑄鐵上的應(yīng)用進行研究和闡述。并且目前現(xiàn)有技術(shù)中所公開的高硅鉬蠕墨鑄鐵的生產(chǎn)方法加有較高含量且價格較貴的mo，造成其生產(chǎn)成本太高，限制了其在普通場合的應(yīng)用。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種固溶強化鐵素體蠕墨鑄鐵及其生產(chǎn)方法，該蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能和機械加工性能得到提高，其生產(chǎn)方法的成本同時也能降低。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種固溶強化鐵素體蠕墨鑄鐵，其基體組織包含質(zhì)量百分比大于80％的鐵素體，并使用硅(si)元素對鐵素體進行固溶強化，其中鐵素體含量通過國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t1954-2008進行測定。

上述固溶強化鐵素體蠕墨鑄鐵在另一種實施方式中，其中各組分所占的質(zhì)量百分比為：碳(c)：2.9-3.5％，硅(si)：3.0-4.8％，錳(mn)：0.0001-0.3％，磷(p)：0.0001-0.07％，銅(cu)：0.0001-0.2％，鉻(cr)：0.0001-0.1％，鉬(mo)：0.0001-0.1％，錫(sn)：0.0001-0.02％，硫(s)：0.007-0.020％，鎂(mg)：0.008-0.030％，稀土(re)：0.010-0.040％，余量為鐵(fe)以及不可避免的微量元素；其中碳當(dāng)量需保持在4.2-4.6％，所述碳當(dāng)量＝碳的質(zhì)量百分比+(硅的質(zhì)量百分比/3)。

所述的固溶強化鐵素體的抗拉強度和硬度遠大于公知技術(shù)條件下所獲得同樣鐵素體含量的蠕墨鑄鐵，抗拉強度為400-550mpa，硬度為180－220hb，屈強比(屈服強度/抗拉強度)為0.85-0.95；其原理是通過硅(si)元素對鐵素體基體進行固溶強化，使鐵素體的抗拉強度、硬度大于普通鐵素體。

本發(fā)明還提供了一種生產(chǎn)固溶強化鐵素體蠕墨鑄鐵的方法，所述方法包括如下步驟：

使用蠕化劑和孕育劑對原鐵水用沖入法或喂線法進行蠕化處理和孕育處理，蠕化率控制以80-95％，然后進行澆注。

上述固溶強化鐵素體蠕墨鑄鐵的方法在另一種實施方式中，所述原鐵水中各組分所占的質(zhì)量百分比為：碳(c)：2.9-3.7％，硅(si)：2.5-4.0％，錳(mn)：0.0001-0.3％，磷(p)：0.0001-0.07％，銅(cu)：0.0001-0.2％，鉻(cr)：0.0001-0.1％，鉬(mo)：0.0001-0.1％，錫(sn)：0.0001-0.02％，硫(s)：0.007-0.020％，鎂(mg)：0.0001-0.005，稀土(re)：0.0001-0.008％，余量為鐵(fe)以及不可避免的微量元素；其中碳當(dāng)量需保持在4.2-4.6％，所述碳當(dāng)量＝碳的質(zhì)量百分比+(硅的質(zhì)量百分比/3)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)在材質(zhì)性能方面：其基體以硅固溶強化鐵素體為主，因此鑄件本體抗拉強度高(400-550mpa)，硬度適中(190-220hb)，而且鑄件不同部位硬度差小(小于15hb)，因此易于機加工且利于保證機加工精度，同時延伸率高(大于3.0％)，特別是屈強比(屈服強度與抗拉強度之比)高(0.88-0.93)；

(2)在生產(chǎn)成本方面：以硅為強化合金元素，所使用的原材料硅鐵容易獲得且價格低廉，沒有額外添加mo、cu、cr、mn、sn等合金，因此生產(chǎn)成本低。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

實施例一

本實施例提供了一種硅固溶強化鐵素體蠕墨鑄鐵，各組分所占的質(zhì)量百分比為：碳(c)：3.4％，硅(si)：3.6％，錳(mn)：0.23％，磷(p)：0.04％，銅(cu)：0.04％，鉻(cr)：0.04％，鉬(mo)：0.03％，錫(sn)：0.007％，硫(s)：0.010％，鎂(mg)：0.011％，稀土(re)：0.025％，余量為鐵(fe)以及不可避免的微量元素；其中碳當(dāng)量＝碳的質(zhì)量百分比+(硅的質(zhì)量百分比/3)，所述碳當(dāng)量＝4.6％。

實施例二

本實施例提供了一種硅固溶強化鐵素體蠕墨鑄鐵，各組分所占的質(zhì)量百分比為：碳(c)：2.9％，硅(si)：4.8％，錳(mn)：0.23％，磷(p)：0.04％，銅(cu)：0.04％，鉻(cr)：0.04％，鉬(mo)：0.03％，錫(sn)：0.007％，硫(s)：0.010％，鎂(mg)：0.012％，稀土(re)：0.020％，余量為鐵(fe)以及不可避免的微量元素；其中碳當(dāng)量＝碳的質(zhì)量百分比+(硅的質(zhì)量百分比/3)，所述碳當(dāng)量＝4.5％。

實施例三

本實施例提供了一種硅固溶強化鐵素體蠕墨鑄鐵，各組分所占的質(zhì)量百分比為：碳(c)：3.1％，硅(si)：4.2％，錳(mn)：0.23％，磷(p)：0.04％，銅(cu)：0.04％，鉻(cr)：0.04％，鉬(mo)：0.03％，錫(sn)：0.007％，硫(s)：0.013％，鎂(mg)：0.020％，稀土(re)：0.010％，余量為鐵(fe)以及不可避免的微量元素；其中碳當(dāng)量＝碳的質(zhì)量百分比+(硅的質(zhì)量百分比/3)，所述碳當(dāng)量＝4.5％。

實施例四

生產(chǎn)上述三個實施例的硅固溶強化鐵素體蠕墨鑄鐵的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：

(1).配料和熔化：將碳含量大于3.3％的鑄造生鐵、組分為w(c)>96％，揮發(fā)分≤1.0％，w(s)≤0.5％，w(水分)≤0.55％，粒度為1-5mm的石墨類增碳劑以及熔煉用廢鋼放置在中頻感應(yīng)電爐中熔煉，待原鐵水溫度達到1430-1450℃后，進行扒渣，取樣化驗成分，并根據(jù)成分化驗結(jié)果對鐵水成分進行調(diào)整，上述三個實施例所對應(yīng)的原鐵水中各組分所占的質(zhì)量百分比為：

(2)蠕化和孕育處理：所述蠕化處理過程是將蠕化劑放置到蠕化處理包內(nèi)后，待合乎要求的原鐵水沖入包內(nèi)與蠕化劑反應(yīng)后，蠕化處理過程結(jié)束，從而得到合乎要求的蠕化處理鐵水。具體步驟入下：先在蠕化處理包的蠕化反應(yīng)坑中加入稀土鎂的蠕化劑，加入量為鐵水重量的0.15－0.20％，并用粒度為3-10mm的75sife孕育劑加以覆蓋；然后在出鐵槽內(nèi)加入稀土硅蠕化劑，加入量為出鐵重量的0.09-0.12％，將所述鐵水通過出鐵槽出鐵，其中出鐵溫度1500-1525℃，出鐵后等待稀土硅蠕化劑的蠕化反應(yīng)結(jié)束后進行扒渣，然后倒包到澆注包中進行澆注，澆注溫度為1390-1425℃。

(3)冷卻和開箱：澆注后待鑄件在砂型內(nèi)自然冷卻到400℃以下開箱。

其中，所述稀土鎂蠕化劑中各組分所占的質(zhì)量百分比為：re：4-6％，mg：7-9％，si：40-45％，其余為fe，粒度為10-25mm，所述稀土硅蠕化劑的粒度為3-8mm，其中各組分所占的質(zhì)量百分比為：：re：29.5％，si：45.6％，其余為fe，粒度為3-8mm。

實施例五對比實施例

通過上述對比數(shù)據(jù)可以看出：

1、固溶強化鐵素體蠕鐵的延伸率、屈服強度、屈強比明顯高于國標(biāo)要求；

2、固溶強化鐵素體蠕鐵硬度適中，便于機加工。

前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。