[发明专利]一种微合金化高强度合成灰铸铁及其铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型灰铸铁材料及其铸造方法，特别是涉及对抗拉强度和硬度要求较高的合成灰铸铁材料。 

  

背景技术

目前，一些厂商对灰铸铁材质的关键零部件材料的质量和性能要求越来越严格。但是近年来，随着铸铁的不断发展，生铁资源日益紧缺，优质生铁更是供不应求，价格日趋上涨。因此，为满足市场对高强度灰铸铁的需求，提高产品竞争力和企业经济效益，迫切需要开发一种高强度灰铸铁材料。 

发明内容

本发明提供了一种微合金化高强度合成灰铸铁及其铸造方法，采用合成灰铸铁并通过氮、铌、锌等元素的微合金化处理。 

为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实施的： 

一种微合金化高强度合成灰铸铁，包含以下化学成分，按质量百分比计，C：2.8～3.4%，Si：1.6～2.4%，Mn：0.5～1.2%，P：≤0.06%，S：0.03～0.12%，N：0.005～0.012%，Nb：0.2～0.6%，Zn：0.1～0.3%，Fe余量。

以废钢、铸铁回炉料为主要原料，通过加入N、Nb、Zn合金元素进行微合金化处理，N能固溶于基体中，强化基体，并可以与Nb形成氮化物，提高铸件耐磨性；Nb能细化铸铁共晶团，易形成碳、氮化物，以细颗粒存在于铸铁中，提高强度和耐磨性；Zn能去氧、细化石墨，增加化合碳量，提高强度和硬度。 

本发明的有益效果为： 

本发明用N、Nb、Zn等合金元素进行微合金化处理，在高碳当量下获得高抗拉强度和硬度灰铸铁；同时，利用碳化硅代替生铁和硅铁来增碳增硅，熔炼合成灰铸铁。与普通铸铁相比，合成铸铁成本降低，铁液含硫量低，纯净度高，夹杂物少，流动性好，冶金质量较高，成品率提高。

附图说明

图1为HT300放大100倍的石墨形态； 

图2为HT300放大100倍的基体组织 。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。 

本实例中利用微合金化合成灰铸铁生产HT300 SA-5轴承座并浇注Φ30mm试棒。具体工艺过程如下： 

采用呋喃树脂砂造型；以废钢、铸铁回炉料主要原料，其质量百分比为：废钢60-70%、铸铁回炉料40-30%。其余炉料及其占主要原料的质量百分比分别为：增碳剂2.5%、碳化硅1.5%、锰铁1.8%、氮化锰铁0.2%、纯锌0.3%、铌铁0.6%；在中频感应电炉中熔炼，废钢、铸铁回炉料在装料时装入炉中，炉料熔化中分批加入增碳剂、碳化硅，铁水温度达到1450℃时加入锰铁、氮化锰铁、铌铁，铁水温度为1480～1500℃时出炉孕育，纯锌随孕育剂冲入包内；孕育工艺采用包内孕育和随流孕育，孕育剂为硅钙钡，加入量为铁水质量的0.4%，包内孕育剂质量占孕育剂总量的80%，随流孕育剂质量占孕育剂总量的20%；浇注温度为1350℃。

Φ30mm试棒的铸态组织为石墨+珠光体组织，其中石墨为A型，4～6级，珠光体含量＞96%，如图1和图2所示。其化学成分与力学性能如表1所示。 

表1 微合金化合成灰铸铁化学成分与力学性能