[发明专利]一种微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明一种微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的制备方法涉及一种新型铸铁材料的制备方法，特别是涉及一种主要用于生产超高强度发动机缸体、缸盖及其它超高强度高碳当量灰铸铁铸件的新型制备技术。 

背景技术

当前，节省资源、能源和减少环境污染是提高世界人们生活质量一大关键问题。为了减少汽车尾气排放。全世界在汽车设计上一直在努力提高发动机燃烧效率，导致发动机缸内的最大爆发压力越来越高，带来的瓶颈问题是对发动机缸体、缸盖的强度要求也越来越高。目前，迫切需求发动机缸体、缸盖的本体强度大于280兆帕(标准试棒的抗拉强度大于400兆帕)。由于灰铸铁具有良好的耐磨、耐热、耐氧化、耐腐蚀、耐酸碱和减震性。同时，与其它合金相比具有熔点低、充型性好、加工性好、生产设施和成型过程简单以及成本低廉的优势。因此，长期以来全世界大多数载重汽车、商用车的发动机缸体、缸盖一直采用灰铸铁生产，其比重在70％以上。但由于其极限强度较低，绝大多数缸体的本体强度在240兆帕以下。为了保持灰铸铁在发动机缸体、缸盖生产中的主导地位，必须提高其强度。因此，提高灰铸铁强度一直是世界铸铁界的重大理论与技术难题。为了解决这一瓶颈问题我们发明了“微合金化超高强度高碳当量灰铸铁”(申请号：201210223151.4，目前已公开。)。但要想生产出本体强度大于280兆帕的发动机缸体、缸盖，不仅需要发明出“微合金化超高强度高碳当量灰铸铁”的成分设计，而且还必须有新的制备方法来保证。因此，我们发明了一种微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的制备方法。 

发明内容

本发明的目的是：提供一种微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的制备方法，采用新的制备方法获得的微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的初生奥氏体枝晶细化，珠光体层片厚度与片间距细小，石墨个数多、细小、弯曲。其强度高于目前高强度高碳当量灰铸铁的强度，标准试棒的抗拉强度大于400兆帕，最高达到了440兆帕，保证了生产出的发动机缸体、缸盖的本体强度大于280兆帕。 

本发明的上述目的是这样实现的： 

一种微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的制备方法，所述微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的重量百分比化学成分为：C：3.10～3.30，Si：1.90～2.50，Mn：0.20～0.40，P：0.02～0.04，S：0.08～0.11，Cr：0.20～0.30，Cu：0.50～0.60，Sn：0.02～0.05，RE：0.02～0.08，Ca：0.02～0.008，V：0.20～0.40，Ti：0.01～0.10，N：0.11～0.15，Zr：0.01～0.10，其制备方法按以下步骤进行： 

1)选择的熔炼设备：150公斤～10000公斤中频感应电炉； 

2)熔炼工艺：根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁的重量百分比化学成分要求：C：3.10～3.30，Si：1.90～2.50，Mn：0.20～0.40，P：0.02～0.04，S：0.08～0.11，按照比例将废钢、回炉高强度灰铸铁、石墨增碳剂、Si～Fe、高C锰铁和FeS增硫剂加入中频感应电炉中； 

3)合金加入工艺：根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁重量百分比化学成分要求：Cr：0.20～0.30，Cu：0.50～0.60，Sn：0.02～0.05，炉料全部熔化后，加入适量的高C铬铁和纯Cu，铁水温度≥1500℃时，炉内加入含Sn量大于99重量百分比适量的纯Sn； 

4)强化剂一次加入工艺：根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁重量百分比化学成分要求：RE：0.02～0.08，Ca：0.02～0.008，V：0.20～0.40，Ti：0.01～0.10，N：0.11～0.15，当铁水温度≥1520℃时，放出铁水，在中频电炉出铁槽的铁水流上加入适量的RE-Ca-Si-V-Ti-N强化剂； 

5)强化剂二次加入工艺：根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁重量百分比化学成分要求：Zr：0.01～0.10，当铁水放出1/4时，将适量的Zr-Mn-Si强化剂投入到浇注铁水包中； 

6)孕育剂加入工艺：根据微合金化超高强度高碳当量灰铸铁重量百分比化学成分要求：Si：1.90～2.50，当浇注铁水包预热温度≥800℃时，将适量的Si-Fe孕育剂放在包底，出炉铁水将Si-Fe孕育剂熔化； 

7)当浇注铁水包内铁水达到1200～14800℃，浇注铸件。 

步骤2)熔炼工艺中： 

所述废钢重量百分比为：含C量0.4～0.5，其余为Fe；