[发明专利]一种球墨铸铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铸铁冶炼技术领域，涉及一种球墨铸铁的制备方法。

背景技术

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，其综合性能接近于钢，基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。

为使铸铁中的白墨结晶成球状，在熔炼铁液时需加入球化剂。目前，在工业生产领域，主要的球化剂是Mg、稀土元素和Ca，Mg是球化能力最强的元素，也是应用最广泛的球化剂，但是因为Mg的沸点比铁液温度低得多，单独使用时会猛烈气化，导致Mg的吸收率低，而且生产不安全，恶化环境，RE在铸铁中反应动力学条件不佳，不易均匀分布，所以一般将Mg与RE结合使用，以弥补彼此的缺点。

球化处理的方法很多，如冲入法、盖包法、喂丝法、压力加镁法、转包法、镁焦炭法、型内球化法和密封流动法，前两种方法尤其是冲入法是迄今工业上应用最广泛的球化处理方法。球化处理时，一般是将球化剂装入到球化包底部的一侧，上面覆盖硅铁合金，稍加紧实，然后再覆盖无锈铁屑或草灰、苏打等覆盖剂。铁液温度过高时可盖铁(钢)板，处理时，尽可能地将铁液一次冲入球化包的另一侧，一般先注入铁液总量的2/3或3/4，等反应基本结束后，再补加余量铁液，同时进行随流孕育，然后将渣扒除。该方法球化剂表面覆盖的无锈铁屑或草灰、苏打等覆盖剂容易被熔化，覆盖的铁(钢)板块度大，彼此间有很大的缝隙，铁液透过铁(钢)板之间的缝隙很容易与球化剂反应的起爆时间短，球化剂吸收率低，镁的吸收率一般只有30％-50％。而且球化处理中镁光、烟尘污染较严重。为了减缓铁液和镁之间反应的激烈强度以及减少镁蒸汽的挥发速率，一般采用含镁量较低的合金球化剂，这样一定程度上降低了球化效率。

铁液进行浇注完成后，需辅以正确的热处理，才能保证铸铁的性能和使用寿命。传统工艺常采用盐浴等温淬火来获得强韧性和耐磨性能优良的贝氏体球铁，采用盐浴分级淬火来获得高强度和高耐磨性的马氏体球铁。但是传统的淬火工艺，处理时间较长，工艺和操作复杂，淬火质量难以保证，淬火后工件内应力较大，易发生变形，甚至开裂，需要后续热处理来改善其性能，一般适用于较大的零件，工作环境较差，材料的消耗量较大，零件的使用寿命也较低。往往由于材料的硬度较低，或者不合适的硬度和韧性匹配导致脆性断裂、疲劳断裂、耐磨性差，从而造成很大的损失。传统的等温淬火和分级淬火工艺因内部热应力、组织应力和相变应力的变化导致变形较大，难以压铸尺寸较为精准的铸件。传动轴、传动齿轮等很多零部件在扭转、弯曲等交变载荷下工作，有时表面需要受到摩擦，承受交变或脉动接触应力，有时还承受冲击。这些工件表面承受着比心部更高的应力，要求在工件表面的有限深度范围内有高的强度、硬度和耐磨性，而其心部又有足够的塑性和韧性，以承受一定的冲击功。在这种情况下，仅用普通淬火和回火工艺是无法达到目的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种球墨铸铁的制备方法，该制备方法操作方便，效率高，无污染，制得的球墨铸铁变形小，表面强度高，耐磨性好，而心部的韧性好，可用于铸造如传动轴、传动齿轮等在工件表面承受着比心部更高应力的零件。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种球墨铸铁的制备方法，所述制备方法包括如下步骤，

熔炼：将质量比为100:30:(60-65):(22-26):(12-15)的焦炭、石灰石、生铁、回炉钢和废钢加入到熔炼炉中熔炼为铁液；

球化孕育处理：先将球化剂和孕育剂分别制成粒径5-30μm的超微粉体，再将超微粉体球化剂和超微粉体孕育剂分别用钢板包裹制成直径9-15mm的球状球化剂和球状孕育剂，然后在球化包底一侧放入第一层球化孕育剂，在第一层球化孕育剂外包覆第一层覆盖剂，在第一层覆盖剂上方覆盖第二层球化孕育剂，在第二层球化孕育剂外包覆第二层覆盖剂，在第二层覆盖剂的上方覆盖第三层孕育剂，从球化包远离球化孕育剂的一侧浇入铁液进行球化和孕育处理；

浇注：球化孕育处理后的铁液经检验合格后浇注为球墨铸铁半成品，若检验不合格，需及时进行调整，控制铁液中C的质量百分比为3.5-3.7％，Si的质量百分比为1.9-2.5％；

热处理：采用表面淬火的方式进行热处理，最后制得本发明球墨铸铁。