[发明专利]一种奥贝氏体高强度合金灰铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及奥贝氏体合金灰铁的制备方法。

背景技术

由于灰铸铁具有独特的性能特点，因此在机械、机床、冶金、汽车等行业的应用中占有非常重要的位置。改革开放30年来，我国的灰铸铁生产技术水平获得了很大提高。但与国外先进国家相比,还存在着较大差距。随着机械、冶金、纺织等行业对铸件质量要求的提高，高强度灰铸铁的需求量急剧增长，过去的一二十年间,国内外对奥贝球铁的研究已积累了大量的资料,我国已开始进入应用阶段。但是对奥贝灰铁的研究,国内外还较少。由于奥贝体基体的灰铁与珠光体基体的灰铸铁相比，在强度、耐磨性、吸震性能以及工艺性能等方面有较大幅度的提高，因此奥贝体基体的灰铁可望作为铸铁的新成员,进入工业应用领域，目前现有的灰铁，其抗拉强度约为350MPa，延伸率约几乎为零，最高布氏硬度约为250，抗拉强度低，硬度低，延伸率低，不足以满足机械、机床、冶金、汽车等行业对铸件的高要求，因此研究一种工艺性能优异，具有高强度、高硬度以及良好的韧性的灰铁是迫切的。

发明内容

本发明是为解决现有的灰铁强度和硬度不高，韧性差的技术问题，而提供一种奥贝氏体高强度合金灰铁的制备方法。

本发明的一种奥贝氏体高强度合金灰铁的制备方法按以下步骤进行：

一、按Q10生铁、球铁回炉料和废钢的质量份数分别为60~70、10~20和10~20，称取Q10生铁、球铁回炉料和废钢，再按钼铁质量与Q10生铁、球铁回炉料和废钢的总质量之比为（1.5~1.8）：100，按电解铜质量与Q10生铁、球铁回炉料和废钢的总质量之比为（2~2.2）：100，按硅钡孕育剂的质量与Q10生铁、球铁回炉料和废钢的总质量之比为（0.9~1.1）：100，按CaO-Al₂O₃基钢液净化剂的质量与Q10生铁、球铁回炉料和废钢的总质量之比为（0.3~0.5）：100，按火山灰除渣剂的质量与Q10生铁、球铁回炉料和废钢的总质量之比为（0.5~0.7）：100，称取钼铁、电解铜、硅钡孕育剂、CaO-Al₂O₃基钢液净化剂和火山灰除渣剂；

二、依次将步骤一称取的Q10生铁、球铁回炉料和废钢加入到中频炉中，升温至炉料熔化为液态，再向其中加入步骤一称取的钼铁和电解铜，继续升温至温度为1440~1460℃，静置2~4min，出炉，得到铁液；

三、向浇注包底加入步骤一称取的硅钡孕育剂，再加入步骤一称取的CaO-Al₂O₃基钢液净化剂，然后将步骤二得到的铁液冲入到浇注包中，在温度为1420~1450℃的条件下，保温0.4~0.6min完成孕育，然后加入步骤一称取的火山灰除渣剂，充分扒渣后，在浇注温度为1370~1410℃的条件下进行浇注，得到热处理前的一种奥贝氏体高强度合金灰铁；

四、将步骤三中得到的热处理前的一种奥贝氏体高强度合金灰铁装入热处理炉中，升温至温度为630~670℃，恒温15~25min，然后继续升温至温度为860~900℃，并保温1~3h，然后取出并立刻放入温度为280-300℃的盐浴中，恒温1~2h，完成热处理，再将热处理后的一种奥贝氏体高强度合金灰铁放入温度为180~220℃的箱式炉中，保温20~40min，随炉冷却至室温后取出，得到一种奥贝氏体高强度合金灰铁。

本发明的有益效果

本发明的制备方法中，通过加入钼元素大幅提高灰铁的硬度值和韧性值，铜元素属于石墨化元素，通过控制灰铸铁中铜元素的加入量，不仅能消除碳化物形成元素的激冷倾向，促进A型石墨的形成，还可以改善铸件显微组织的均匀性，而硫元素是严重阻碍石墨化的元素，当含硫量高时，铸铁有形成白口的倾向，且硫在铸铁晶界上形成低熔点（985℃）的共晶体（FeS+Fe），使铸铁具有热脆性。此外，硫还使铸铁铸造性变坏，如降低铁液流动性、增大铸件收缩率等，因此高强度合金铸铁对硫的含量要求较严，最好低于0.020%，同时本发明的制备方法选择了一种既经济又实惠的热处理方法，即盐浴等温淬火，经本发明的制备方法得到的一种奥贝氏体高强度合金灰铁，组织致密，性能稳定，通过等温淬火后抗拉强度为600~650MPa，布氏硬度为345~360HBW，强度和硬度大，延伸率为4%~5%，韧性好，可广泛的应用在机械、机床、冶金、汽车等领域。

附图说明

图1为试验一制备的热处理前的一种奥贝氏体高强度合金灰铁试样的石墨形状金相显微镜照片；