[发明专利]一种球墨铸铁的痕量合金化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高球墨铸铁强度、塑性的痕量合金化工艺。

背景技术

球墨铸铁广泛应用在机械制造、矿山冶金、石油化工和国防工业等行业。随着现代工业技术的高速发展，对球墨铸铁的综合力学性能要求越来越高。例如，石油钻井的十字头要求力学性能为抗拉强度≥689MPa,屈服强度≥483MPa，延伸率≥3.0；车床的主轴、球磨机齿轴、小型水轮机主轴等，其所要求的抗拉强度达到700MPa以上，屈服强度达到420MPa以上，延伸率达到2％以上；汽车齿轮系列(正时齿轮、行星齿轮、后桥齿轮等)则要求有更高的强度与韧性。本领域技术人员都熟知，球墨铸铁的力学性能与其合金成分及加入量有直接关系，特别高强、高塑性球墨铸铁中必须添加强化基体，细化晶粒，提高塑性等性能的合金元素，如Cu、Zn、Sn、Mo、Zr，Bi等。但合金元素的作用以及加入量对球墨铸铁综合力学性能的影响是利弊共存的。

因此，研发出一种有效且经济实用的合金元素添加量及添加方式对促进我国球墨铸铁的发展与应用具有重大的生产意义与理论意义。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种有效且经济实用的球磨铸铁的痕量合金化工艺。

本发明的技术方案为：本发明还包括上述含痕量合金的球墨铸铁的痕量合金化工艺，包括以下步骤：

1)熔炼：铁液采用中频感应电炉熔炼工艺，电炉中加入重量百分比为55-65％的生铁，25-35％的球铁回炉料，5-10％的废钢，电炉升温至1450-1550℃，将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水；

2)调节铁水成分含量：通过炉前分析，将步骤1)所得铁水中化学成分的重量百分比调节至以下范围：C：3.35％-3.7％，Si：2.3％-2.7％，Mn：0.35％-0.55％，P≤0.035％，S≤0.015％，Re：0.016％-0.018％，Mg：0.02％-0.04％，Nb：0.55％-0.85％；

3)球化和喂丝法痕量合金化：在球化剂包中加入步骤2)所得铁水，进行球化处理，同时将黄铜丝、锡丝合股以喂丝法方式加入，球化剂表面加入0.4％的孕育剂，孕育剂粒度3～8mm，所述量基于铁水的总质量；

4)第二次孕育处理及冲入法痕量合金化：在步骤3)所得铁水中加入含痕量合金的孕育剂进行孕育处理；

5)浇注：将步骤4)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注，浇注后自然冷却，即得铸态球墨铸铁。

进一步地，上述步骤3)中的黄铜丝含62重量份的Cu和38重量份的Zn，锡丝含42重量份的Sn和58重量份的Bi。

进一步地，上述步骤3)中的黄铜丝的直径为2mm，锡丝的直径为1mm，加入量为每吨铁水加入12米合股合金丝。

进一步地，上述步骤4)中加入的孕育剂为0.2～0.3％、粒度为1～3mm，所述量基于铁水的总质量。

更进一步地，上述步骤3)和步骤4)中加入的孕育剂中有在孕育处理阶段加入的均匀掺杂的Mo、Zr，其中Mo粉在孕育剂中按重量计为1.5～3.5％，Zr粉在孕育剂中按重量计为2.5～4.5％。

本发明公开的痕量合金化工艺为喂丝法与冲入法相结合。具体工艺为直径2mm黄铜丝(Cu62Zn38)、直径1mm锡丝(Sn42Bi58)合股以喂丝法方式在球化处理阶段加入，加入量为每吨铁水加入12米合股合金丝；将Mo、Zr粉均匀掺杂在孕育剂内在孕育处理阶段加入，其中Mo粉在孕育剂中占比1.5-3.5％，Zr粉在孕育剂中占比2.5-4.5％。采用二次孕育处理方式：采用冲入法球化时在球化剂表面加入0.4％的孕育剂，孕育剂粒度3-8mm，待冲入铁液进行球化处理时，同时发生孕育作用，在浇注前将铁水从球化包转入浇注包时在铁水表面加入0.2--0.3％的粒度为1-3mm的孕育剂作为二次孕育，所述量基于铁水的总重量。