CN102260818B - 高硅耐腐蚀铸铁的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高硅耐腐蚀铸铁，按重量百分比包含如下组分：C：0.8-1.0%；Si：14.3-14.5%；Mn：1.0-1.5%；Cu：1.5-2.0%；Cr：1.2-2.2%；Mo：0.4-0.5%；稀土元素：0.05-0.1%；余量为Fe；其中，P的含量在0.1%以内，S的含量在0.1%以内。本发明还涉及该铸铁的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸铁，特别涉及一种高硅耐腐蚀铸铁。本发明还涉及该铸铁的制造方法。
背景技术
目前，高硅耐腐蚀铸铁的适用范围越来越广，其主要用途有离心机、潜水泵、化工设备、阀门、旋塞、塔罐、管道配件、低压容器、辅助阳极铸件等。传统的高硅耐腐蚀铸铁虽然能在腐蚀介质中工作，但其由于含硅量高，因而铸铁中常出现气孔、松缩等缺陷；而且该种铸铁的导热性能比较差，收缩率达，易产生开裂。这些缺陷都导致高硅耐腐蚀铸铁的使用寿命比较短。同时，现有的高硅耐腐蚀铸铁的力学性能及切削性能比较差，无法满足现代化的工作需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：克服现有技术的铸铁存在的缺陷，提供一种高硅耐腐蚀铸铁，在保证铸铁的耐腐蚀性的同时，增加铸铁的使用寿命。本发明进一步要解决的技术问题在于：提供该铸铁的制造方法。
为了达到上述目的，本发明的高硅耐腐蚀铸铁采用的技术方案为：
高硅耐腐蚀铸铁，其特征在于按重量百分比由如下组分组成：C：0.8-1.0%；Si：14.3-14.5%；Mn：1.0-1.5%；Cu：1.5-2.0%；Cr：1.2-2.2%；Mo：0.4-0.5%；稀土元素：0.05-0.1%；余量为Fe；其中，P的含量在0.1%以内，S的含量在0.1%以内。
下面对铸铁中的组分及其含量范围对铸铁性能的影响进行说明：
Si：Si的含量低于14.3%时，铸铁的强度会得到增加，但是耐腐蚀性会降低；而Si的含量高于14.5%时，虽然铸铁的耐腐蚀性得到提高，但铸铁的脆性增加。
Mn：Mn在铸铁中的含量范围受到C的含量的限制。在C含量为0.8-1.0%的基础上，将Mn的含量设定为1.0-1.5%，能改善铸铁在常温下的脆性，但是Mn含量超出1.5%时，虽然铸铁的强度、硬度增加，但是塑性和韧性降低；Mn含量低于1.0%时，则基本不会对铸铁带来影响。
S：S在高硅铸铁中是是有害元素。能降低铸铁的强度，促进铸铁的收缩，并引起铸铁的过硬和裂纹形成。S的含量应控制在0.1%以内。
P：P在高硅铸铁中也是有害元素。P含量的增高会使铸铁的缩孔、缩松以及使铸铁的开裂倾向增加，同时，本发明的铸铁中使用了Mo，此时P的存在会导致P- Mo四元共晶，增加铸铁的脆性。因而P的含量应控制在0.1%以内。
Cu：在铸铁中加入Cu，可以细化和改善石墨的均匀分布，既能降低铸铁的白口倾向，又能降低奥氏体转变临界温度，细化和增加进珠光体，对断面敏感性有有利影响。Cu的含量在1.5%以下时，对铸铁基本不会带来影响，而Cu的含量在2.0%以上时，铸铁的硬度明显降低。
在铸铁中，按重量百分比使Cr的含量达到1.2-2.2%、Mo的含量达到0.4-0.5%，这两种元素与Si配合，可以提高铸铁的耐腐蚀性；在铸铁中加入0.05-0.1的稀土元素，不但能消除铸铁中钛、锑、铋、砷、锡、铅等微量元素对球化的不良影响，并明显减少球铁缩松、夹渣、皮下气孔等缺陷，还可以提高铸铁的力学性能，改善切削性能。
为了制备该铸铁，本发明采用的技术方案包含如下工序：
（1）原料配制工序：按重量份数配置炉料，炉料包含：20-30份Z14#生铁、50-60份废钢、17.5-21.5份75#硅铁、1.2-1.7份锰铁合金、3.0-4.0份铬铁合金、1.6-2.2份纯铜、0.4-0.5份钼铁合金、0.08-0.15份稀土铁合金；还按重量份数配置0.5-1.0份孕育剂；
（2）熔炼、冶炼工序：在熔炉中熔化炉料，原料全部熔化后，调整元素成分，然后升温至1480-1500℃出炉；
（3）孕育工序：铁液出炉后，将配置好的孕育剂倒入铁液中，并在铁液表面覆盖珍珠岩静置2-3分钟，孕育之后即可以浇注。
为克服高硅耐腐蚀铸铁导热性差，收缩率大，易产生开裂的缺陷，作为本技术方案的一种优选，在工序（3）之后，还有
（4）退火工序：使浇注的铸件的温度降至720℃-770℃，将铸件从砂型中取出，放入预热至770℃的热处理炉内，重新加热至850℃-900℃保温2-4小时，然后以30℃/h的速率冷至室温出炉。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明高硅耐腐蚀铸铁做进一步的说明。在以下实施例中，如无特殊说明，所有份数与百分比均按重量计算。
首先对在以下实施例中使用的原料的组分进行说明，但下述原料的组分、含量并不作为对本发明的限制：
Z14#生铁：C：4.19%；Si：1.46%；Mn：0.76%；P：0.04%；S：0.036%。
废钢：C：0.15%；Si：0.35%；Mn：0.05%；P：0.05%；S：0.05%。
75#硅铁：Si：75%，余量为Fe。
锰铁合金：Mn：65%，余量为Fe。
铬铁合金：Cr：50%，余量为Fe。
钼铁合金：Mo：60%，余量为Fe。
稀土铁合金：稀土元素95%，余量为Fe；其中的稀土元素包含：Ce：45％，La：17％，Pr：6%，Nd：27％。
在以下实施例中，使用75#硅铁作为孕育剂。
实施例1：
（1）配置炉料，炉料包含：20份Z14#生铁、50份废钢、17.5份75#硅铁、1.2份锰铁合金、3.0份铬铁合金、1.6份纯铜、0.4份钼铁合金、0.08份稀土铁合金；同时还配置0.5份孕育剂；
（2）在熔炉中熔化炉料，原料全部熔化后，调整元素成分，然后升温至1482℃出炉；
（3）铁液出炉后，将配置好的孕育剂倒入铁液中，并在铁液表面覆盖珍珠岩静置2分钟，孕育之后浇注。
由此得到的铸铁由如下组分组成：C：0.8%；Si：14.3%；Mn：1.0%；Cu：1.5%；Cr：1.2%；Mo：0.4%；稀土元素：0.05%；余量为Fe；其中，P的含量为0.03%，S的含量为0.01%。
实施例2：
（1）配置炉料，炉料包含：25份Z14#生铁、55份废钢、19.5份75#硅铁、1.3份锰铁合金、3.4份铬铁合金、1.7份纯铜、0.46份钼铁合金、0.1份稀土铁合金；同时还配置0.6份孕育剂；
（2）在熔炉中熔化炉料，原料全部熔化后，调整元素成分，然后升温至1490℃出炉；
（3）铁液出炉后，将配置好的孕育剂倒入铁液中，并在铁液表面覆盖珍珠岩静置2.5分钟，孕育之后浇注。
由此得到的铸铁包含如下组分：C：0.9%；Si：14.4%；Mn：1.3%；Cu：1.7%；Cr：1.8%；Mo：0.45%；稀土元素：0.08%；余量为Fe；其中，P的含量为0.05%，S的含量控制在0.03%。
实施例3：
（1）配置炉料，炉料包含： 30份Z14#生铁、60份废钢、21.5份75#硅铁、1.7份锰铁合金、4.0份铬铁合金、2.2份纯铜、0.5份钼铁合金、0.15份稀土铁合金；同时还配置1.0份孕育剂；
（2）在熔炉中熔化炉料，原料全部熔化后，调整元素成分，然后升温至1500℃出炉；
（3）铁液出炉后，将配置好的孕育剂倒入铁液中，并在铁液表面覆盖珍珠岩静置3分钟，孕育之后浇注。
由此得到的铸铁由如下组分组成：C：1.0%；Si：14.5%；Mn：1.5%；Cu：2.0%；Cr：2.2%；Mo：0.5%；稀土元素：0.1%；余量为Fe；其中，P的含量为0.08%，S的含量为0.09%。
在以上实施例中，必须将杂质P、S的含量控制在0.1%以内，消除其对铸铁带来的有害影响。
将上述实施例的铸铁按照GB/T 8491-1987标准进行检测，得到各种技术指标如下：
实施例1：抗弯强度：195MP；硬度：350HBV；挠度：0.66f/mm。
实施例2：抗弯强度：200MP；硬度：380HBV；挠度：0.68f/mm。
实施例2：抗弯强度：210MP；硬度：400HBV；挠度：0.72f/mm。
由上述数据可以得知，本发明的铸铁不但具有很高的耐腐蚀性能，并且铸铁件的寿命也得到增加。
上面结合具体实施方式对本发明做了详尽的说明，但本发明并不限于此。任何本技术领域的技术人员在所具备的知识范围内，在不违背本发明宗旨的前提下，可以对本发明作出各种变形与修改。
Claims (5)
1.一种高硅耐腐蚀铸铁的制造方法，其特征在于：按重量百分比包含如下组分：C：0.8-1.0%；Si：14.3-14.5%；Mn：1.0-1.5%；Cu：1.5-2.0%；Cr：1.2-2.2%；Mo：0.4-0.5%；稀土元素：0.05-0.1%；余量为Fe；其中，P的含量在0.1%以内，S的含量在0.1%以内，包含如下工序：
（1）原料配制工序：按重量份数配置炉料，炉料包含：20-30份Z14#生铁、50-60份废钢、17.5-21.5份75#硅铁、1.2-1.7份锰铁合金、3.0-4.0份铬铁合金、1.6-2.2份纯铜、0.4-0.5份钼铁合金、0.08-0.15份稀土铁合金；还按重量份数配置0.5-1.0份孕育剂；
（2）熔炼、冶炼工序：在熔炉中熔化炉料，原料全部熔化后，调整元素成分，然后升温至1480-1500℃出炉；
（3）孕育工序：铁液出炉后，将配置好的孕育剂倒入铁液中，并在铁液表面覆盖珍珠岩静置2-3分钟，孕育之后浇注。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在工序（3），珍珠岩的加入量为根据铁液的重量百分比的1-2%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在工序（3）之后，还有
（4）退火工序：使浇注的铸件的温度降至720℃-770℃，将铸件从砂型中取出，放入预热至770℃的热处理炉内，重新加热至850℃-900℃保温2-4小时，然后以30℃/h的速率冷至室温出炉。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：所述方法采用的熔炉是中频感应电炉。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在工序（2），先在电炉中从下往上依次加入Z14#生铁、废钢；先以40%功率开炉，5分钟之后将电炉功率升至90%；在炉料熔化过程中不断添加废钢、75#硅铁、锰铁合金、铬铁合金、纯铜、钼铁合金、稀土铁合金，将所配置的炉料全部熔化。
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