[发明专利]一种高强灰铸铁铸缸体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造方法，具体涉及一种高强灰铸铁铸缸体的制备方法。

背景技术

灰铸铁具有独特的结构与性能，是汽车、农机及工程机械等发动机零部件最常用的金属材料之一。随着科技进步及社会发展，人们对作为汽车心脏的发动机的力学性能要求越来越高，发动机用灰铸铁的结构与力学性能优化广受关注。

长期以来，国内外众多学者在优化熔炼工艺、孕育过程、浇注过程和铸造工艺参数，开发新技术创新等方面已开展了大量的研究，取得了一些重要研究成果。研究表明，在提高灰铁碳当量(CE)的同时，加入适量的其它合金元素可以细化灰铸铁中的珠光体基体，从而提高其力学性能；采用高效孕育剂及二次孕育工艺，可大大提高灰铸铁的孕育效果。灰铁的力学性能主要由基体组织和石墨的形态，分布及含量决定。从灰铸铁的力学性能方面考虑，应防止长而薄和粗大石墨片的出现，控制石墨的形态和分布状况，是保证灰铸铁性能的关键。以往提高灰铸铁强度多为降低碳当量，增加合金元素，而碳当量的降低不仅降低铸铁的流动性（铸造性能），而且也减弱了石墨膨胀带来的补缩效果（精度问题），同时增加合金又会带来铸件成本的增加，且合金成分波动给铸件性能等带来不稳定的影响。

针对灰口铸铁上述不足，本发明通过调整灰铸铁熔炼原料中废钢和回炉料的比例，改变了增碳剂的添加量，从而减少回炉料中粗大石墨及硬质夹杂相的遗传性，提高铸件的铸造性能及力学性能。废钢价格低廉，成分变化小，增碳剂的添加促进碳在铁液中的溶解，促进石墨的形核与生长，生长细小弯曲的石墨片。可有效解决高性能铸件生产中遇到的成本高、工艺过程难以控制等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、产品质量稳定且成本低的高强灰铸铁铸缸体的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

高强灰铸铁铸缸体的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：

（1）配料：配料分为主原料和辅料，按照重量百分比计算，原料配比为：优质低钛废钢60%-100%、回炉料40%-0%，不足的碳由增碳剂的添加来补充，其它合金元素采用硅铁、锰铁、铬铁、锡等辅料来添加；

（2）熔炼：使用中频感应电炉熔炼，分别采用热分析进行检测铁水C含量，制作光谱式样进行检测其余合金元素含量，三角试块检测灰铸铁的白口宽度；铁水成分控制：C3.30-3.40%、Si1.80-1.90%、Mn0.75-0.85%、S0.08-0.10%、P≤0.05%、Cr0.10-0.15%、Sn0.07-0.08%、Ti≤0.05%，其余Fe时，白口宽度≤4mm时为合格，铁水出水温度为1480-1540℃；

（3）一次孕育：一次孕育的方式为包内孕育，孕育剂为硅钙钡孕育剂，粒度为3-8mm，一次孕育剂加入量按照出铁水量的0.50-0.65%计算加入；

（4）造型、制芯：上下箱砂型采用静压造型线造型，主体芯和水套芯均采用冷芯盒法制芯，油道芯为防止在浇注中发生变形，需采用热芯盒法制芯；制好的砂芯经浸涂、烘干后，利用组芯机组合；

（5）浇注和二次孕育：成分合格的铁水采用气压保温浇注炉浇注，浇注温度为1420-1450℃，浇筑时间为10-11s，浇注的同时采用二次随流孕育，孕育剂为硅锶孕育剂，粒度为0.2-0.7mm，加入量为铁水质量的0.09-0.13%；

（6）冷却和清理：浇注后的铸件经2h的时间后进行开箱，进入落砂系统，得到表面粘有少量型砂的铸件，经过粗抛和精抛后去除表面的沾砂，然后去除浇冒口，打磨毛刺和多余部分即得到铸件。

优化的上述配料步骤中，原料配比为：废钢60％，回炉料40％，增碳剂2.34%，硅铁0.83%，锰铁0.37%，铬铁0.24%，锡0.05%。

优化的上述配料步骤中，原料配比为：废钢80％，回炉料20％，增碳剂3.08%，硅铁1.35%，锰铁0.49%，铬铁0.32%，锡0.06%。

优化的上述配料步骤中，原料配比为：废钢100％，回炉料0％，增碳剂3.82%，硅铁1.87%，锰铁0.62%，铬铁0.40%，锡0.08%。

本发明的原理为：

在灰铸铁铸造过程中，通过改变废钢和回炉料的添加比例，同时使用增碳剂来补充碳元素，采用一次包内孕育和二次随流孕育增大孕育效果，使得铸件的珠光体组织和石墨均得到了很好的细化；不仅满足灰铸铁铸件的化学成分要求，替代了通过添加合金或后续热处理方式来提高强度的过程，而且降低了实际生产成本，生产出高强灰铸铁铸缸体。