CN111926242A - 一种高硅钼球墨铸铁材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高硅钼球墨铸铁材料及其制备方法，化学成分组成为：C：2.90％～3.80％；Si：3.80％～5.00％；Mo：0.80％～1.10％；Ni：≤0.10％；Cu：≤0.10％；Mn：≤0.70％；Mg：0.03％～0.07％；P：≤0.10％；S：≤0.15％；其余为Fe。本发明的一种高硅钼球墨铸铁材料及其制备方法，成分组成简单，不需要添加矾或铬或其他重金属成分，仅通过调整碳、硅、钼的成分组成，即可使得所述高硅钼球墨铸铁材料同时获得高的强度及高延伸率，可广泛的应用于排气***零部件，减少了重金属使用所带来的环境污染的风险。

Description

一种高硅钼球墨铸铁材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及硅钼材料制备技术领域，具体涉及一种高硅钼球墨铸铁材料及其制备方法。
背景技术
随着内燃机不断改进，排气温度逐步升高，排气***零部件的材质由最初的灰铸铁，逐步向球墨铸铁、蠕墨铸铁、硅钼蠕墨铸铁、硅钼球墨铸铁、高镍奥氏体球墨铸铁、耐热钢演变。根据内燃机排气温度的不同，适配的排气***零部件材质也不同。硅钼球墨铸铁铸件作为耐高温部件的应用越来越广泛，这主要源于硅钼铸铁具有很高的高温强度，热疲劳性，优异的氧化性，生长性及良好的抗蠕变性能。
目前硅钼材质随着硅钼成分的增加其强度随着增加，但其延伸率会随着相应降低，高强度高延伸率硅钼铸铁铸态(不热处理)很难实现稳定生产。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种高硅钼球墨铸铁材料及其制备方法，成分组成简单，不需要添加矾或铬或其他重金属成分，仅通过调整碳、硅、钼的成分组成，即可使得所述高硅钼球墨铸铁材料同时获得高的强度及高延伸率，可广泛的应用于排气***零部件，减少了重金属使用所带来的环境污染的风险。
为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：
一种高硅钼球墨铸铁材料，化学成分组成为：C：2.90％～3.80％；Si：3.80％～5.00％；Mo：0.80％～1.10％；Ni：≤0.10％；Cu：≤0.10％；Mn：≤0.70％；Mg：0.03％～0.07％；P：≤0.10％；S：≤0.15％；其余为Fe。
进一步地，所述高硅钼球墨铸铁材料的抗拉强度≥530MPa，屈服强度≥450MPa，延伸率≥4％，硬度为200～250HB。
本发明还提供了一种以上任意一项所述的高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，包括如下步骤：S10配料，按一定的质量比称取生铁、废钢、回炉料、硅铁以及钼铁并混合均匀获得第一混合料，所述第一混合料中所述生铁的质量比为35～40％、所述废钢的质量比为15～20％、所述回炉料的质量比为45～50％、所述硅铁的质量比为0.5～2.0％以及所述钼铁的质量比为0.7～1.5％；S20熔融料的制备，将所述第一混合料置于所述电炉内进行熔炼获得熔融料，所述熔融料在1550～1580℃出炉球化浇注，浇注的过程中同步进行随流孕育工艺；以及S30铸造，采用覆膜砂铸造工艺进行进行浇注，获得所述高硅钼球墨铸铁材料。
进一步地，所述S20还包括在1400～1450℃取样做成分分析，并根据分析结果调整所述熔融料的成分至所述成分符合预设要求。
进一步地，所述硅铁占所述第一混合料的质量比优选1.0～1.5％。
进一步地，所述钼铁占所述第一混合料的质量比优选0.7～1.1％。
进一步地，所述随流孕育工艺的孕育剂占所述熔融料质量比的0.1±0.01％。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明的一种高硅钼球墨铸铁材料及其制备方法，成分组成简单，不需要添加矾或铬或其他重金属成分，仅通过调整碳、硅、钼的成分组成，即可使得所述高硅钼球墨铸铁材料同时获得高的强度及高延伸率，可广泛的应用于排气***零部件，减少了重金属使用所带来的环境污染的风险。
(2)本发明的一种高硅钼球墨铸铁材料及其制备方法，采用覆膜砂壳型铸造工艺铸造，利用覆膜砂溃散性好的优势，浇注后铸件表面砂层快速溃散脱落铸件暴露于空气中，铸件在凝固后期快速冷却，使得铸件的组织细密机械性能强度较高。
(3本发明的一种高硅钼球墨铸铁材料及其制备方法，不需要热处理，制备方法简单，零件的制成率可达到98％以上，与现有技术的35～50％的制成率相比，大大提高了产品的制成率，节省了能源，避免了大批回炉料的产生，防止了回炉料的积压，提高了材料的利用率，从而大大降低了生产成本。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。
图1所示为本发明一实施例的高硅钼球墨铸铁材料的制备方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供了一种高硅钼球墨铸铁材料，化学成分组成为：C：2.90％～3.80％；Si：3.80％～5.00％；Mo：0.80％～1.10％；Ni：≤0.10％；Cu：≤0.10％；Mn：≤0.70％；Mg：0.03％～0.07％；P：≤0.10％；S：≤0.15％；其余为Fe。
所述高硅钼球墨铸铁材料的抗拉强度≥530MPa，屈服强度≥450MPa，延伸率≥4％，硬度为200～250HB。
本发明航提供了以上所述的高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，包括如下步骤：S10配料，按一定的质量比称取生铁、废钢、回炉料、硅铁以及钼铁并混合均匀获得第一混合料，所述第一混合料中所述生铁的质量比为35～40％、所述废钢的质量比为15～20％、所述回炉料的质量比为45～50％、所述硅铁的质量比为0.5～2.0％以及所述钼铁的质量比为0.7～1.5％。S20熔融料的制备，将所述第一混合料置于所述电炉内进行熔炼获得熔融料，所述熔融料在1550～1580℃出炉球化浇注，浇注的过程中同步进行随流孕育工艺。以及S30铸造，采用覆膜砂铸造工艺进行进行浇注，获得所述高硅钼球墨铸铁材料。
所述S20还包括在1400～1450℃取样做成分分析，并根据分析结果调整所述熔融料的成分至所述成分符合预设要求。所述硅铁的质量比优选0.5％、0.8％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.8％、1.9％或2.0％中的一个。所述钼铁的质量比为0.7％、0.9％、1.0％、1.2％、1.3％、1.4％或1.5％中的一个。所述随流孕育工艺的孕育剂占所述熔融料质量比的0.1±0.01％。
所述覆膜砂铸造工艺，也称“壳型铸造工艺”或“加热硬化工艺”。工艺流程首先采用覆膜砂作为材料，使用金属热芯盒模具制造壳型；壳型内设的型腔，形状与铸件相同，尺寸为铸件尺寸根据材质收缩比率设计缩放尺寸余量；然后将熔融料注入型腔内，冷却凝固后获得铸件。
如下表1所示，本发明实施例提供了四种第一混合料的材料组成。采用表1中各实施例制得的第一混合料经所述S20、S30步骤，获得的高硅钼球墨铸铁材料的化学成分及性能参数如下表2～3所示。
表1.各实施例原料组成
Figure BDA0002662761470000041
表2.各实施例获得的高硅钼球墨铸铁材料的化学成分
Figure BDA0002662761470000042
表3.各实施例获得的高硅钼球墨铸铁材料的性能参数
Figure BDA0002662761470000043
实施例1抗拉强度上升，延伸率上升不明显，但也达到了预设要求。实施例2延伸率上升明显但抗拉强度仅达到了预设下限。实施例3～4抗拉强度及延伸率相对于现有技术均明显上升，且实施例4的抗拉强度及延伸率均达到了一个较高的水平。
以上所述仅为本发明的示例性实施例，并非因此限制本发明专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种高硅钼球墨铸铁材料，其特征在于，化学成分组成为：C：2.90％～3.80％；Si：3.80％～5.00％；Mo：0.80％～1.10％；Ni：≤0.10％；Cu：≤0.10％；Mn：≤0.70％；Mg：0.03％～0.07％；P：≤0.10％；S：≤0.15％；其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的高硅钼球墨铸铁材料，其特征在于，所述高硅钼球墨铸铁材料的抗拉强度≥530MPa，屈服强度≥450MPa，延伸率≥4％，硬度为200～250HB。
3.一种如权利要求1～2中任意一项所述的高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10配料，按一定的质量比称取生铁、废钢、回炉料、硅铁以及钼铁并混合均匀获得第一混合料，所述第一混合料中所述生铁的质量比为35～40％、所述废钢的质量比为15～20％、所述回炉料的质量比为45～50％、所述硅铁的质量比为0.5～2.0％以及所述钼铁的质量比为0.7～1.5％；
S20熔融料的制备，将所述第一混合料置于所述电炉内进行熔炼获得熔融料，所述熔融料在1550～1580℃出炉球化浇注，浇注的过程中同步进行随流孕育工艺；以及
S30铸造，采用覆膜砂铸造工艺进行进行浇注，获得所述高硅钼球墨铸铁材料。
4.根据权利要求3所述的高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，所述S20还包括在1400～1450℃取样做成分分析，并根据分析结果调整所述熔融料的成分至所述成分符合预设要求。
5.根据权利要求3所述的高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，所述硅铁占所述第一混合料的质量比优选1.0～1.5％。
6.根据权利要求3所述的高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，所述钼铁占所述第一混合料的质量比优选0.7～1.1％。
7.根据权利要求3所述的高硅钼球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，所述随流孕育工艺的孕育剂占所述熔融料质量比的0.1±0.01％。
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