CN104775066A - 一种管件球墨铸铁制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铸造技术领域，涉及一种管件球墨铸铁制作方法，包括熔炼铁液以及球化及孕育处理。本发明的管件球墨铸铁，大幅提高了铸件的高温抗蠕变能力和抗蠕变断裂能力，在温度为500-600℃的热循环温度下，失效循环次数为410-440次，在温度为600℃的条件下，其高温抗拉强度仍为130-140N/mm2；在室温条件下，抗拉强度为620-650N/mm2、屈服强度为500-530N/mm2、延伸率为4.5％-5.5％、硬度为245-255HB，屈强比达到0.8-0.9。而本发明球墨铸铁，屈强比高，热强性好，铸件不易产生变形，使用寿命长，满足了对球墨铸铁高温力学性能和抗氧化性能的要求。
Description
技术领域
本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种管件球墨铸铁制作方法。
背景技术
近年来，出于保护环境和节约资源方面的考虑，在提高压缩比、改善燃料燃烧效率和减少排放等方面的考虑，不断对汽车发动机提出新的要求，为适应催化技术和涡轮增压技术应用及发动机排气温度不断升高，对汽车发动机排气歧管的高温力学性能和抗氧化性能的要求越来越高，为此，国外对汽车发动机排气歧管耐高温要求已经达到了900℃左右，而国内现有的排气歧管材料一般只能满足在温度为750℃左右时使用的要求；随着发动机性能的进一步提高，特别是涡轮增压技术的不断提高，排气歧管的工作温度也将提高，此外，排气歧管长期在高温循环交变状态下工作，受热温度不均匀，表层与内腔相差数百度，工作条件恶劣，排气歧管材料在高温下的抗氧化性能直接影响了排气岐管的使用寿命，普通球铁材料在温度为650℃的条件下，其抗拉强度仅为50N/mm2左右，在500-700℃的热循环温度下，失效的循环次数为100次左右，高温抗蠕变和抗蠕变断裂能力较差，已经无法满足对排气歧管材料高温力学性能和抗氧化的要求。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题而提供一种管件球墨铸铁制作方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种管件球墨铸铁制作方法，按以下步骤进行：
1.熔炼铁液：先按质量份70∶30的比例，称取Q12生铁和废钢，按Q12生铁和废钢总质量的0.45％，称取镁合金，按Q12生铁和废钢总质量的2.1％，称取铼合金，然后将称取的Q12生铁、废钢、镁合金和铼合金加入到中频炉中，升温至温度为1500-1600℃，静置2-3min，出炉，得到铁液；
2.球化及孕育处理：首先Q12生铁和废钢总质量的1.6％、2.2％、0.15％，的比例分别称取球化剂、硅铁孕育剂和硅钡孕育剂，将硅铁孕育剂均匀覆盖在球化剂上，再将步骤1)的铁液在浇注温度为1380-1420℃的条件下浇注到包中，浇注过程中加入硅钡孕育剂，在温度为1430-1550℃的条件下，保温0.5-0.6min完成球化及孕育，得到管件球墨铸铁。
3.按以上管件球墨铸铁制作方法得到管件球墨铸铁中废钢中成分及各成分质量分数为：C：0.17％-0.21％、S：0.012％-0.016％、P：0.020％-0.025％、Mn：0.24％-0.28％、Si：0.30％-0.40％。
3.按以上管件球墨铸铁制作方法得到管件球墨铸铁中镁合金中Mg的质量分数为45％-50％。
4.按以上管件球墨铸铁制作方法得到管件球墨铸铁中铼合金中Re的质量分数为35％-45％。
本发明的制备方法首先通过控制铁液中Si元素的含量，使铸件获得铁素体基体，铁素体体积分数达到90％-95％，铁素体基体由于不含有渗碳体，高温下不易发生分解，不会引起体积膨胀而使铸件破坏，且在高温下促进铸铁形成致密的二氧化硅氧化膜层，有效阻止氧离子向铸件内部的渗透侵入，防止进一步氧化，使铸件抗氧化性能大大提高；其次通过控制Re元素的含量，使铸件的高温力学性能大幅提高，普通的球铁材料在温度为500-700℃的热循环温度条件下，失效的循环次数为70次左右，而本发明的管件球墨铸铁在温度为500-600℃的热循环温度下，失效的循环次数为410-440次，大幅提高铸件的高温抗蠕变和抗蠕变断裂能力，在温度为600℃的条件下，其高温抗拉强度仍为130-140N/mm2，热强性好，铸件不易产生变形，而普通的球铁材料在室温下的屈强比仅为0.6-0.65，而本发明球墨铸铁，在室温条件下，抗拉强度为620-650N/mm2、屈服强度为500-530N/mm2、延伸率为4.5％-5.5％、硬度为245-255HB，屈强比达到0.8-0.9，屈强比高，此外本发明的制备方法中，采用两次孕育，第一次主要进行孕育脱硫、脱氧，改善断面中心部位的球化状况，使得球径变小，第二次孕育，使球墨数量能达到≥180个/mm2，由于球状石墨之间相互不连续，孤立存在，氧不能深入到内部氧化，因此材料的抗氧化性能进一步增强，形成了稳定的金相显微组织，使得铸件在工作温度范围内不发生或少发生相变，延长了铸件的使用寿命，满足了对球墨铸铁高温力学性能和抗氧化性能的要求。
具体实施方式
下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。
一种管件球墨铸铁制作方法，按以下步骤进行：
1)熔炼铁液：先按质量份70∶30的比例，称取Q12生铁和废钢，按Q12生铁和废钢总质量的0.45％，称取镁合金，按Q12生铁和废钢总质量的2.1％，称取铼合金，然后将称取的Q12生铁、废钢、镁合金和铼合金加入到中频炉中，升温至温度为1500-1600℃，静置2-3min，出炉，得到铁液；
2)球化及孕育处理：首先Q12生铁和废钢总质量的1.6％、2.2％、0.15％，的比例分别称取球化剂、硅铁孕育剂和硅钡孕育剂，将硅铁孕育剂均匀覆盖在球化剂上，再将步骤1)的铁液在浇注温度为1380-1420℃的条件下浇注到包中，浇注过程中加入硅钡孕育剂，在温度为1430-1550℃的条件下，保温0.5-0.6min完成球化及孕育，得到管件球墨铸铁。
实施例1
按上述步骤1)、2)制备，其中步骤1)中废钢中成分及各成分质量分数为：C：0.17％、S：0.012％、P：0.020％、Mn：0.24％、Si：0.30％。
步骤1)中镁合金中Mg的质量分数为45％。
步骤1)中铼合金中Re的质量分数为35％。
步骤2)中球化剂为稀土镁合金FeS iMg8Re7球化剂。
步骤2)中硅铁孕育剂为FeSi75合金，其中Si的质量分数为60％。
步骤2)中硅钡孕育剂中Si的质量分数为35％。
实施例2
按上述步骤1)、2)制备，其中步骤1)中废钢中成分及各成分质量分数为：C：0.19％、S：0.014％、P：0.023％、Mn：0.25％、Si：0.35％。
步骤1)中镁合金中Mg的质量分数为48％。
步骤1)中铼合金中Re的质量分数为38％。
步骤2)中球化剂为稀土镁合金FeSiMg8Re7球化剂。
步骤2)中硅铁孕育剂为FeSi75合金，其中Si的质量分数为66％。
步骤2)中硅钡孕育剂中Si的质量分数为40％。
实施例3
按上述步骤1)、2)制备，其中步骤1)中废钢中成分及各成分质量分数为：C：0.21％、S：0.016％、P：0.025％、Mn：0.28％、Si：0.40％。
步骤1)中镁合金中Mg的质量分数为50％。
步骤1)中铼合金中Re的质量分数为45％。
步骤2)中球化剂为稀土镁合金FeSiMg8Re7球化剂。
步骤2)中硅铁孕育剂为FeSi75合金，其中Si的质量分数为70％。
步骤2)中硅钡孕育剂中Si的质量分数为45％。
试验1、对实施例1球墨铸铁进行常规机械性能试验，试验过程如下：
根据GB/T228-2002测试标准，用CSS-88300型电子拉力试验机，在室温25℃条件下，对实施例1制备的球墨铸铁进行常规机械性能试验，测试三次，结果如下：
试验2、对实施例1球墨铸铁进行高温抗拉强度试验，试验过程如下：
根据GB/T228-2002测试标准，用QJ211B型高低温电子拉力试验机，在高温650℃条件下，对实施例1制备的球墨铸铁进行高温条件下抗拉强度试验，测得其抗拉强度为140N/mm2，热强性好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种管件球墨铸铁制作方法，其特征在于，按以下步骤进行：
1)熔炼铁液：先按质量份70∶30的比例，称取Q12生铁和废钢，按Q12生铁和废钢总质量的0.45％，称取镁合金，按Q12生铁和废钢总质量的2.1％，称取铼合金，然后将称取的Q12生铁、废钢、镁合金和铼合金加入到中频炉中，升温至温度为1500-1600℃，静置2-3min，出炉，得到铁液；
2)球化及孕育处理：首先按Q12生铁和废钢总质量的1.6％、2.2％、0.15％，的比例分别称取球化剂、硅铁孕育剂和硅钡孕育剂，将硅铁孕育剂均匀覆盖在球化剂上，再将步骤1)的铁液在浇注温度为1380-1420℃的条件下浇注到包中，浇注过程中加入硅钡孕育剂，在温度为1430-1550℃的条件下，保温0.5-0.6min完成球化及孕育，得到管件球墨铸铁。
2.根据权利要求1所述管件球墨铸铁制作方法，其特征在于，步骤1)中废钢中成分及各成分质量分数为：C：0.17％-0.21％、S：0.012％-0.016％、P：0.020％-0.025％、Mn：0.24％-0.28％、Si：0.30％-0.40％。
3.根据权利要求1所述管件球墨铸铁制作方法，其特征在于，步骤1)中镁合金中Mg的质量分数为45％-50％。
4.根据权利要求1所述管件球墨铸铁制作方法，其特征在于，步骤1)中铼合金中Re的质量分数为35％-45％。
5.根据权利要求1所述管件球墨铸铁制作方法，其特征在于，步骤2)中球化剂为稀土镁合金FeSiMg8Re7球化剂。
6.根据权利要求1所述管件球墨铸铁制作方法，其特征在于，步骤2)中硅铁孕育剂为FeSi75合金，其中Si的质量分数为60％-70％。
7.根据权利要求1所述管件球墨铸铁制作方法，其特征在于，步骤2)中硅钡孕育剂中Si的质量分数为35％-45％。
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| CN201410023554.3A CN104775066A (zh) | 2014-01-15 | 2014-01-15 | 一种管件球墨铸铁制作方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109371198A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-02-22 | 山西永益铸管股份有限公司 | 一种利用废钢铁生产球墨铸铁管的方法 |
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2014
- 2014-01-15 CN CN201410023554.3A patent/CN104775066A/zh active Pending
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Application publication date: 20150715 |
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