專利名稱：大斷面球墨鑄鐵的制作方法
技術領域：
本發明涉及鑄鐵材料技術領域，尤其涉及一種大斷面球墨鑄鐵。
背景技術：
球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，其有效地提高了鑄鐵的機械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強度。球墨鑄鐵是20世紀五十年代發展起來的一種高強度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發展為僅次于灰鑄鐵的、應用十分廣泛的鑄鐵材料。大斷面球磨鑄鐵是指模板厚度大于100毫米的球墨鑄件所用的球磨鑄鐵，其主要應用于一些高沖擊力、高工作強度的機器模具鑄件中，例如注塑機鑄件。現有的大斷面球磨鑄鐵由于斷面過厚，冷卻速度緩慢，使得鑄件中心出現石墨畸變、球墨數減小造成鑄件性能下降，嚴重時，甚至會造成鑄件報廢。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述不足，提出一種高韌性，鐵素體量和球化率均很高且具有高延伸率的大斷面球墨鑄鐵。本發明解決其技術問題采用的技術方案是提出一種大斷面球墨鑄鐵，其質量百分比為C :3· 5 % -3. 7 %，Si :2· 4 % -2. 6 %，Mn :0. 1 % -0. 2 %，P 0. 045 % -0. 05%, S 0. 01% -0. 015%,Re :0. 018% -0. 02%,Mg :0. 05% -0. 055%，余量為 Fe 以及不可避免的微
量元素。進一步的，該球墨鑄鐵的質量百分比為C :3. 5 %，Si :2.4%, Mn -.0.1%, P 0. 045%, S 0. 01%, Re :0. 018%, Mg :0. 05%，余量為！^e以及不可避免的微量元素。進一步的，該球墨鑄鐵的質量百分比為C :3.6%, Si 2. 5%, Mn :0. 15%, P 0. 048%, S 0. 01%, Re :0. 019%, Mg :0. 052%，余量為！^e以及不可避免的微量元素。進一步的，該球墨鑄鐵的質量百分比為C:3. 7%，Si :2.6%, Mn -.0.2%, P 0. 05%, S 0. 015%, Re :0. 02%, Mg :0. 055%，余量為！^e以及不可避免的微量元素。進一步的，構成上述球墨鑄鐵的原料為焦炭、石灰石、新生鐵、回爐鐵、廢鋼以及鐵
I=I 巫 O進一步的，上述焦炭的成分為S :0. -0.4%，灰份-10%，水份-5%, 揮發物0. 1% -1. 5%，余量為固定碳。進一步的，上述石灰石的成分為:0. 1% -1.6%, MgO :0. 1% -2. 5%，余量為 CaO0進一步的，上述回爐鐵的成分為C:3.60% -3. 80%, Si 2. 0 % -2.5%, Mn: 0. 01% -0. 2%, P 0. 01% -0. 05%, S :0. 01% -0. 03%，余量為！^e 以及不可避免的微量元
進一步的，上述廢鋼的成分為C:0. 1 % -0. 3 %，Mn :0. 1 % -0. 3 %，P
0. 01% -0. 03%，余量為！^以及不可避免的微量元素。本發明大斷面球墨鑄鐵具有高韌性，鐵素體量和球化率均很高，特別適合各類高強度、高沖擊功機器模具的鑄件，例如注塑機鑄件。
具體實施例方式本發明大斷面球墨鑄鐵主要構成元素為C、Si、Mn、P、S、Re、Mg、Cu、Fe,上述元素的原料來自于焦炭、石灰石、新生鐵、回爐鐵、廢鋼以及鐵合金。其中，焦炭的成分為S 0. -0.4%，灰份-10%，水份_5%，揮發物0. -1. 5%，余量為固定碳；石灰石的成分為:0. 1% -1.6%, MgO :0. 1% -2. 5%，余量為CaO ；新生鐵是指含碳量大于2%的鐵碳合金，其通過將鐵礦石經高爐冶煉而成，其中工業用新生鐵的碳含量一般在 2.5% -4. 5%之間，并且還含有Mn、Si、P、S等元素；廢鋼是指碳素鋼，其主要成分為C 0. 1% -0. 3%, Mn 0. 1% -0. 3%, P 0. 01% -0. 03%，余量為！^e以及不可避免的微量元素； 回爐鐵是指在冶煉本發明大斷面球墨鑄鐵后產生的廢鑄件，利用回爐鐵作為再次冶煉球墨鑄鐵的原料能節約成本，達到循環利用的效果，回爐鐵的成分為C:3.60% -3. 80%, Si 2. 0% -2. 5%,Mn :0. 01% -0. 2%,P :0. 01% -0. 05%,S :0. 01% -0. 03%，余量為 Fe 以及不可避免的微量元素。實施例一本實施例中大斷面球墨鑄鐵的質量百分比為=C 3. 5%, Si 2. 4%, Mn 0. 1%, P 0. 045%, S :0.01%, Re :0.018%, Mg :0. 05%，余量為！^e以及不可避免的微量元素。實施例二本實施例中大斷面球墨鑄鐵的質量百分比為=C 3. 6%,Si :2.5%,Mn :0.15%,P 0. 048%, S :0.01%, Re :0.019%, Mg :0. 052%，余量為！^e以及不可避免的微量元素。實施例三本實施例中大斷面球墨鑄鐵的質量百分比為=C 3. 7%, Si 2. 6%, Mn :0. 2%, P 0. 05%, S 0. 015%, Re :0. 02%, Mg :0. 055%，余量為！^e以及不可避免的微量元素。在球墨鑄鐵各組成元素中，C、Si、P、Mn、S是球墨鑄鐵常存五元素。C是球墨鑄鐵的基本組成元素，提高含碳量可以減小縮松體積和縮松面積，使鑄件致密。但是含碳量過高則降低縮松作用不明顯，反而出現嚴重的石墨漂浮，且為保證石墨的球化所需要的殘余Mg 量也要增多。Si元素能減少碳在液態和固態鐵中的溶解度，促進石墨的析出，是促進石墨化的元素，因此增加硅量會增加石墨的數量，也會使石墨粗大；反之，減少硅量，會使石墨細小。 一般而言，碳硅含量低時，球墨鑄鐵可獲得較高的機械強度和硬度，但流動性稍差；反之，碳硅含量高時，球墨鑄鐵流動性好，機械強度和硬度較低。當需要制作大斷面球墨鑄鐵時，由于模板厚度較厚，厚壁鑄件易出現粗大的石墨，此時應降低碳硅含量以達到提高機械強度和硬度的目的。Mn元素是阻礙石墨化的元素，增加錳量會增大基體組織中的珠光體數量。但是Mn元素具有中和硫元素的有害作用，穩定和細化珠光體的作用。在本發明Mn元素 0. 1% -0.2%的含量范圍內，對于大斷面球墨鑄鐵的鑄造，Mn元素能強烈穩定奧氏體和珠光體，使鑄鐵強度增加、但韌性降低。S元素雖然也是球墨鑄鐵的常存五元素之一，但是這是由于原料本身的影響。S 元素是有害元素，能阻止石墨化，應將其含量控制在0. 15%以下，本發明中S元素含量為 0. 01% -0. 015%，其對球墨鑄鐵的影響非常小。P元素通常也被認為是有害元素，不能促進石墨化，過高的磷元素甚至會使得鑄鐵的縮孔、縮松以及開裂傾向增加，但微量的磷元素其能增加鑄鐵的流動性和可鑄性。Mg元素和稀土元素都是促進球化的元素，其能加強在球墨鑄鐵生產過程中球化劑的球化作用。上述大斷面球墨鑄鐵是通過如下方法制得(1)原料熔煉；按上述各實施例的配方稱取焦炭、石灰石、廢鋼、新生鐵、回爐鐵以及鐵合金并按順序投入沖天爐中，預熱20分鐘后開始熔煉，熔煉過程中保證鐵水溫度為 1450°至1500°，熔煉后檢測鐵水中各元素含量并調整各元素含量直至符合配方要求，待鐵水包中鐵水量達到所需重量時出鐵進行球化處理；(2)球化處理和第一次孕育處理；在球化包一側加入總質量為出爐鐵液質量的 1.9% -2.0%的第一球化劑和第二球化劑，其中第一球化劑占所有球化劑質量的40%，第二球化劑占所有球化劑質量的60 %，第一球化劑在下，第二球化劑在上并在第二球化劑上還覆蓋質量相當于出爐鐵液質量的0. 25% -0. 35%、粒度為15-30毫米的孕育劑，出爐鐵液進入球化包后，第一球化劑和第二球化劑對其球化處理，孕育劑對其第一次孕育處理；(3)第二次孕育處理；當鐵水包中鐵液高度出至鐵水包2/3時，在出鐵槽中均勻撒入質量相當于出爐鐵液質量的0. 3% -0. 5%、粒度為15-30毫米的孕育劑，鐵液進入出鐵槽后，孕育劑對其第二次孕育處理；(4)第三次孕育處理；鐵液澆注時，隨鐵液再次加入質量相當于鐵液質量的 0. 1% -0. 15%、粒度為0. 3-1毫米的孕育劑以對其第三次孕育處理；澆注后即得到本發明大斷面球面鑄鐵。上述制備方法中，第一球化劑的組成成分為Y:2% -7%，Mg:7% -9%，Si 37 % -44 %, Ca 1 % -3 %, Sb 0. 3% -0.4%, Mn :0. 1 % -0. 4 %, Al 0. 1 % -0. 5 %, Ti 0. 1% -0. 5%，余量為Fe以及不可避免的微量元素；第二球化劑的組成成分為Re2% ~4%, Mg =Mg 7% -9%, Si 37% -44%, Ca 1% -3%, Mn 0. 1% -0. 4%, Al :0. 1% -0. 5%, Ti :0. 1% -0. 5%，余量為 Fe 以及不可避免的微量元素；孕育劑的組成成分為=Si72% -76%, Ca :0. 1% -1.0%, Al 0. 1% -0. 5%，余量
為i^e以及不可避免的微量元素。通過上述制備方法制備實施例一至實施例三配方的球墨鑄鐵并測試其機械性能和金相，測試結果如表1所示表 權利要求
1.一種大斷面球墨鑄鐵，其特征在于，所述大斷面球墨鑄鐵的質量百分比為C 3. 5 % -3. 7 %, Si 2. 4 % -2. 6 %, Mn 0. 1 % -0. 2 %, P 0. 045 % -0. 05 %, S 0. 01% -0. 015%,Re :0. 018% -0. 02%,Mg :0. 05% -0. 055%，余量為 Fe 以及不可避免的微量元素。
2.根據權利要求1所述的大斷面球墨鑄鐵，其特征在于，所述大斷面球墨鑄鐵質量百分比為:C 3. 5%, Si 2. 4%,Mn :0. 1%, P :0. 045%, S :0. 01%, Re :0. 018%,Mg :0. 05%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。
3.根據權利要求1所述的大斷面球墨鑄鐵，其特征在于，所述大斷面球墨鑄鐵的質量百分比為C :3. 6 %，Si 2. 5%, Mn 0. 15%, P 0. 048%, S 0. 01 %, Re 0. 019%, Mg 0. 052%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。
4.根據權利要求1所述的大斷面球墨鑄鐵，其特征在于，所述大斷面球墨鑄鐵的質量百分比為:C 3. 7%, Si 2. 6%,Mn :0. 2%,P :0. 05%, S :0. 015%,Re :0. 02%,Mg :0. 055%, 余量為i^e以及不可避免的微量元素。
5.根據權利要求1至4任一項所述的大斷面球墨鑄鐵，其特征在于所述大斷面球墨鑄鐵的原料為焦炭、石灰石、新生鐵、回爐鐵、廢鋼以及鐵合金。
6.根據權利要求5所述的大斷面球墨鑄鐵，其特征在于所述焦炭成分為S: 0. 1% -0. 4%，灰份-10%，水份_5%，揮發物0. 1% -1. 5%，余量為固定碳。
7.根據權利要求5所述的大斷面球墨鑄鐵，其特征在于所述石灰石成分為 0. 1% -1. 6%, MgO 0. 1% -2. 5%，余量為 CaO。
8.根據權利要求5所述的大斷面球墨鑄鐵，其特征在于所述回爐鐵的成分為C 3. 60 % -3. 80 %, Si :2. 0 % -2. 5 %, Mn :0. 01 % -0. 2 %, P :0. 01 % -0. 05 %, S 0. 01% -0. 03%，余量為！^以及不可避免的微量元素。
9.根據權利要求5所述的大斷面球墨鑄鐵，其特征在于所述廢鋼成分為C: 0. 1% -0. 3%, Mn :0. 1% -0. 3%, P :0. 01% -0. 03%，余量為!^e以及不可避免的微量元素。
全文摘要
本發明公開一種大斷面球墨鑄鐵，屬于鑄鐵冶金技術領域，其解決了現有技術中球墨鑄鐵機械性能較差、不能滿足高沖擊力機器模具鑄件要求的缺點。本發明大斷面球墨鑄鐵的質量百分比為C3.5％-3.7％，Si2.4％-2.6％，Mn0.1％-0.2％，P0.045％-0.05％，S0.01％-0.015％，Re0.018％-0.02％，Mg0.05％-0.055％，余量為Fe以及不可避免的微量元素。本發明大斷面球墨鑄鐵具有高韌性、鐵素體量和球化率均很高，特別適合各類高強度、高沖擊功機器模具的鑄件。
文檔編號C22C37/10GK102373365SQ20111032910
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月20日 優先權日2011年10月20日
發明者俞光杰, 劉銳, 李建國 申請人:寧波康發鑄造有限公司