本發(fā)明涉及鐵合金熔煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高強(qiáng)度高硬度球墨鑄鐵材料及其熔煉方法。

背景技術(shù)：

珠光體基體球墨鑄鐵具有較高的強(qiáng)度、耐磨性(高硬度),在機(jī)械制造業(yè)中的用途日趨廣泛。國內(nèi)外研究使球墨鑄鐵達(dá)到高強(qiáng)度、高硬度的方法有很多，主要方法是加快試塊和鑄件的冷卻速度(提前打箱，利用鑄件的余溫對鑄件進(jìn)行正火處理)、合金化和熱處理從而獲得較高的強(qiáng)度和硬度，大部分試驗(yàn)都采用薄壁試塊，或者應(yīng)用于薄壁件，由于應(yīng)用薄壁試塊和薄壁件，冷卻速度快，性能都比較容易滿足。而厚大斷面球墨鑄鐵件(壁厚≥100mm)由于斷面厚大，冷卻條件惡劣，珠光體片間距一般都比較大，因此提高鑄件本體硬度比較困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高強(qiáng)度高硬度球墨鑄鐵材料及其熔煉方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，減少合金加入量，減少了熱處理工序，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

一種高強(qiáng)度高硬度球墨鑄鐵材料的熔煉方法，包括以下步驟：

a、準(zhǔn)備原料；生鐵65～75％，廢鋼25～35％，輔料適量；

b、熔煉處理；熔煉過程保持連續(xù)，保證快速熔化，在熔煉時(shí)避免出現(xiàn)斷料，直至熔化過程完成，避免原鐵水核心的破壞；熔煉過程的溫度控制在1400℃以內(nèi)；

c、變質(zhì)處理；首先，爐內(nèi)鐵水的化學(xué)成分達(dá)到預(yù)設(shè)值后，升溫到1480℃～1500℃，并停留3～5分鐘，使金屬液內(nèi)的渣子充分上浮到表面，并扒掉液面渣子；

然后，在澆包內(nèi)的球化反應(yīng)室加入0.1％～0.2％的重稀土球化劑與0.7％～1.0％的硅鐵鎂合金，刮平搗實(shí)后在上面均勻覆蓋0.1％～0.3％的碳化硅和0.2％～0.4％的75#硅鐵粒作預(yù)處理劑，再次刮平搗實(shí)并在上面覆蓋0.1％～0.2％的廢鋼片，防止鐵水直接沖到75#硅鐵粒上，導(dǎo)致提前發(fā)生球化反應(yīng)，在孕育斗里加入0.4％～0.6％的硅鋇孕育劑；

然后，將爐內(nèi)鐵水溫度降低到1420℃～1460℃時(shí)進(jìn)行出鐵，出鐵時(shí)，鐵水對著球化反應(yīng)室另一側(cè)沖入包內(nèi)，保證鐵水不直接沖到預(yù)處理劑上，孕育斗中的孕育劑隨鐵水流均勻的流入澆包內(nèi)，在整個(gè)出鐵過程中保證隨流孕育時(shí)間占出鐵總時(shí)間的70％以上，出鐵重量達(dá)到預(yù)計(jì)出鐵總量的80％以上時(shí)開始球化反應(yīng)。

作為優(yōu)選，步驟a中，熔煉過程的加料順序是廢鋼，生鐵。

作為優(yōu)選，步驟c中，爐內(nèi)鐵水的化學(xué)成分預(yù)設(shè)值為：c：3.3％～3.6％，si：0.9％～1.3％，mn：0.1％～0.3％，p：0.02％～0.04％，s：0.015％～0.030％。cr≤0.05％，cu≤0.1％，sn：≤0.01％。

作為優(yōu)選，步驟c中，其中硅鐵鎂合金和重稀土球化劑的粒徑為10～30mm，75#硅鐵粒粒徑為3～10cm，出鐵孕育用basi孕育劑的粒徑為3～6cm，瞬時(shí)孕育用basi孕育劑粒徑為0.1～0.7cm。

作為優(yōu)選，爐后主要化學(xué)成分控制范圍為：c：3.6％～3.8％，si：2.3％～2.5％，mn：0.40％～0.60％，p：0.02％～0.04％，s：0.006％～0.012％。cr：≤0.03％，cu：0.5％～0.7％，ni：0.4％～0.6％，mg:0.035％～0.060％。

一種高強(qiáng)度高硬度球墨鑄鐵材料，使用上述的高強(qiáng)度高硬度球墨鑄鐵材料的熔煉方法制備而成。

采用上述技術(shù)方案所帶來的有益效果在于：本發(fā)明僅用廢鋼和生鐵作為主原材料，保證原鐵水中核心數(shù)量。在鑄態(tài)下實(shí)現(xiàn)了qt800-2的性能要求，可以節(jié)省大量生產(chǎn)成本。通過設(shè)計(jì)合理的變質(zhì)處理工藝，使得石墨形態(tài)中vi型石墨的比例達(dá)到了80％以上，球化率達(dá)到了95％以上。

本發(fā)明通過上述的原材料的配比，一定的變質(zhì)處理方法在鑄態(tài)下獲得高強(qiáng)度、高硬度的珠光體基的球墨鑄鐵，減少合金加入量，減少了熱處理工序，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1是變質(zhì)處理工藝的示意圖。

圖2是qt800-2球墨鑄鐵未腐蝕情況下的金相圖。

圖3是qt800-2球墨鑄鐵進(jìn)行腐蝕后的金相圖。

圖中：1、合金；2、澆包；3、硅鋇孕育劑；4、鐵水流；5、廢鋼片；6、75#硅鐵粒；7、碳化硅；8、硅鐵鎂合金與重稀土球化劑。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明中使用到的標(biāo)準(zhǔn)零件均可以從市場上購買，異形件根據(jù)說明書的和附圖的記載均可以進(jìn)行訂制，各個(gè)零件的具體連接方式均采用現(xiàn)有技術(shù)中成熟的螺栓、鉚釘、焊接、粘貼等常規(guī)手段，在此不再詳述。

參照圖1，本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式包括以下步驟：

a、準(zhǔn)備原料；生鐵65～75％，廢鋼25～35％，輔料適量；

b、熔煉處理；熔煉過程保持連續(xù)，保證快速熔化，在熔煉時(shí)避免出現(xiàn)斷料，直至熔化過程完成，避免原鐵水核心的破壞；熔煉過程的溫度控制在1400℃以內(nèi)；

c、變質(zhì)處理；首先，爐內(nèi)鐵水的化學(xué)成分達(dá)到預(yù)設(shè)值后，升溫到1480℃～1500℃，并停留3～5分鐘，使金屬液內(nèi)的渣子充分上浮到表面，并扒掉液面渣子；

然后，在澆包內(nèi)的球化反應(yīng)室加入0.1％～0.2％的重稀土球化劑與0.7％～1.0％的硅鐵鎂合金，刮平搗實(shí)后在上面均勻覆蓋0.1％～0.3％的碳化硅和0.2％～0.4％的75#硅鐵粒作預(yù)處理劑，再次刮平搗實(shí)并在上面覆蓋0.1％～0.2％的廢鋼片，防止鐵水直接沖到75#硅鐵粒上，導(dǎo)致提前發(fā)生球化反應(yīng)，在孕育斗里加入0.4％～0.6％的硅鋇孕育劑；

然后，將爐內(nèi)鐵水溫度降低到1420℃～1460℃時(shí)進(jìn)行出鐵，出鐵時(shí)，鐵水對著球化反應(yīng)室另一側(cè)沖入包內(nèi)，保證鐵水不直接沖到預(yù)處理劑上，孕育斗中的孕育劑隨鐵水流均勻的流入澆包內(nèi)，在整個(gè)出鐵過程中保證隨流孕育時(shí)間占出鐵總時(shí)間的70％以上，出鐵重量達(dá)到預(yù)計(jì)出鐵總量的80％以上時(shí)開始球化反應(yīng)。

步驟a中，熔煉過程的加料順序是廢鋼，生鐵。

步驟c中，爐內(nèi)鐵水的化學(xué)成分預(yù)設(shè)值為：c：3.3％～3.6％，si：0.9％～1.3％，mn：0.1％～0.3％，p：0.02％～0.04％，s：0.015％～0.030％。cr≤0.05％，cu≤0.1％，sn：≤0.01％。

步驟c中，鑄件澆注過程使用瞬時(shí)孕育裝置，形狀類似漏斗，下面有出料孔，里面加入0.1％～0.2％的basi瞬時(shí)孕育劑，出鐵時(shí)打開出料孔，隨鐵水均勻的進(jìn)入型腔，保證瞬時(shí)孕育占到出鐵總量的80％以上。

步驟c中，其中硅鐵鎂合金和重稀土球化劑的粒徑為10～30mm，75#硅鐵粒粒徑為3～10cm，出鐵孕育用basi孕育劑的粒徑為3～6cm，瞬時(shí)孕育用basi孕育劑粒徑為0.1～0.7cm。

爐后主要化學(xué)成分控制范圍為：c：3.6％～3.8％，si：2.3％～2.5％，mn：0.40％～0.60％，p：0.02％～0.04％，s：0.006％～0.012％。cr：≤0.03％，cu：0.5％～0.7％，ni：0.4％～0.6％，mg:0.035％～0.060％。

表2變質(zhì)處理原料的主要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)％)

使用上述熔煉方法制備出的球墨鑄鐵材料滿足以下指標(biāo)：

(1)該材料基體組織為珠光體，根據(jù)iso945評判石墨形態(tài)，vi型石墨的比例≥80％，球化率≥95％；

(2)該材料試塊性能檢測結(jié)果滿足：抗拉強(qiáng)度≥800mpa，屈服強(qiáng)度≥480mpa，延伸率≥2％；

(3)該材料生產(chǎn)的產(chǎn)品本體(壁厚≥200mm)硬度達(dá)到200hb～250hb。

參看圖2-3，本發(fā)明所制得的球墨鑄鐵石墨形態(tài)中vi型石墨的比例達(dá)到了80％以上，球化率達(dá)到了95％以上。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。