一種管件球墨鑄鐵制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種管件球墨鑄鐵制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，出于保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源方面的考慮，在提高壓縮比、改善燃料燃燒效率 和減少排放等方面的考慮，不斷對汽車發(fā)動機提出新的要求，為適應(yīng)催化技術(shù)和潤輪增壓 技術(shù)應(yīng)用及發(fā)動機排氣溫度不斷升高，對汽車發(fā)動機排氣歧管的高溫力學(xué)性能和抗氧化性 能的要求越來越高，為此，國外對汽車發(fā)動機排氣歧管耐高溫要求已經(jīng)達(dá)到了 90(TC左右， 而國內(nèi)現(xiàn)有的排氣歧管材料一般只能滿足在溫度為75(TC左右時使用的要求；隨著發(fā)動機 性能的進(jìn)一步提高，特別是潤輪增壓技術(shù)的不斷提高，排氣歧管的工作溫度也將提高，此 夕F，排氣歧管長期在高溫循環(huán)交變狀態(tài)下工作，受熱溫度不均勻，表層與內(nèi)腔相差數(shù)百度， 工作條件惡劣，排氣歧管材料在高溫下的抗氧化性能直接影響了排氣岐管的使用壽命，普 通球鐵材料在溫度為65(TC的條件下，其抗拉強度僅為50N/mm2左右，在500-70(TC的熱循 環(huán)溫度下，失效的循環(huán)次數(shù)為100次左右，高溫抗蠕變和抗蠕變斷裂能力較差，已經(jīng)無法滿 足對排氣歧管材料高溫力學(xué)性能和抗氧化的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)問題而提供一種管件球墨鑄鐵制作方法。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] -種管件球墨鑄鐵制作方法，按W下步驟進(jìn)行：
[0006] 1.烙煉鐵液；先按質(zhì)量份70 : 30的比例，稱取Q12生鐵和廢鋼，按Q12生鐵和廢 鋼總質(zhì)量的0. 45%，稱取鎮(zhèn)合金，按Q12生鐵和廢鋼總質(zhì)量的2. 1%，稱取練合金，然后將 稱取的Q12生鐵、廢鋼、鎮(zhèn)合金和練合金加入到中頻爐中，升溫至溫度為1500-160(TC，靜置 2-3min，出爐，得到鐵液；
[0007] 2.球化及孕育處理；首先Q12生鐵和廢鋼總質(zhì)量的1. 6%、2. 2%、0. 15%，的比例 分別稱取球化劑、娃鐵孕育劑和娃頓孕育劑，將娃鐵孕育劑均勻覆蓋在球化劑上，再將步驟 1)的鐵液在德注溫度為1380-142(TC的條件下德注到包中，德注過程中加入娃頓孕育劑， 在溫度為1430-155(TC的條件下，保溫0. 5-0. 6min完成球化及孕育，得到管件球墨鑄鐵。
[0008] 3.按W上管件球墨鑄鐵制作方法得到管件球墨鑄鐵中廢鋼中成分及各成 分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；C;0. 17 % -0. 21%、S;0. 012 % -0. 016%、P;0. 020 % -0. 025%、Mn: 0. 24% -0. 28%、Si;0. 30% -0. 40%。
[0009] 3.按W上管件球墨鑄鐵制作方法得到管件球墨鑄鐵中鎮(zhèn)合金中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 45% -50%。
[0010] 4.按W上管件球墨鑄鐵制作方法得到管件球墨鑄鐵中練合金中Re的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 35% -45%。
[0011] 本發(fā)明的制備方法首先通過控制鐵液中Si元素的含量，使鑄件獲得鐵素體基體， 鐵素體體積分?jǐn)?shù)達(dá)到90 % -95 %，鐵素體基體由于不含有滲碳體，高溫下不易發(fā)生分解， 不會引起體積膨脹而使鑄件破壞，且在高溫下促進(jìn)鑄鐵形成致密的二氧化娃氧化膜層，有 效阻止氧離子向鑄件內(nèi)部的滲透侵入，防止進(jìn)一步氧化，使鑄件抗氧化性能大大提高；其 次通過控制Re元素的含量，使鑄件的高溫力學(xué)性能大幅提高，普通的球鐵材料在溫度為 500-70(TC的熱循環(huán)溫度條件下，失效的循環(huán)次數(shù)為70次左右，而本發(fā)明的管件球墨鑄鐵 在溫度為500-60(TC的熱循環(huán)溫度下，失效的循環(huán)次數(shù)為410-440次，大幅提高鑄件的高溫 抗蠕變和抗蠕變斷裂能力，在溫度為60(TC的條件下，其高溫抗拉強度仍為130-140N/mm2， 熱強性好，鑄件不易產(chǎn)生變形，而普通的球鐵材料在室溫下的屈強比僅為0. 6-0. 65,而本發(fā) 明球墨鑄鐵，在室溫條件下，抗拉強度為620-650N/mm2、屈服強度為500-530N/mm2、延伸率 為4. 5% -5. 5%、硬度為245-255皿，屈強比達(dá)到0. 8-0. 9,屈強比高，此外本發(fā)明的制備方 法中，采用兩次孕育，第一次主要進(jìn)行孕育脫硫、脫氧，改善斷面中也部位的球化狀況，使得 球徑變小，第二次孕育，使球墨數(shù)量能達(dá)到> 180個/皿2,由于球狀石墨之間相互不連續(xù)， 孤立存在，氧不能深入到內(nèi)部氧化，因此材料的抗氧化性能進(jìn)一步增強，形成了穩(wěn)定的金相 顯微組織，使得鑄件在工作溫度范圍內(nèi)不發(fā)生或少發(fā)生相變，延長了鑄件的使用壽命，滿足 了對球墨鑄鐵高溫力學(xué)性能和抗氧化性能的要求。
【具體實施方式】
[0012] 下面，結(jié)合實例對本發(fā)明的實質(zhì)性特點和優(yōu)勢作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明并不局 限于所列的實施例。
[0013] 一種管件球墨鑄鐵制作方法，按W下步驟進(jìn)行：
[0014] 1)烙煉鐵液；先按質(zhì)量份70 : 30的比例，稱取Q12生鐵和廢鋼，按Q12生鐵和廢 鋼總質(zhì)量的0. 45%，稱取鎮(zhèn)合金，按Q12生鐵和廢鋼總質(zhì)量的2. 1%，稱取練合金，然后將 稱取的Q12生鐵、廢鋼、鎮(zhèn)合金和練合金加入到中頻爐中，升溫至溫度為1500-160(TC，靜置 2-3min，出爐，得到鐵液；
[00巧]。球化及孕育處理；首先Q12生鐵和廢鋼總質(zhì)量的1.6%、2. 2%、0. 15%，的比例 分別稱取球化劑、娃鐵孕育劑和娃頓孕育劑，將娃鐵孕育劑均勻覆蓋在球化劑上，再將步驟 1)的鐵液在德注溫度為1380-142(TC的條件下德注到包中，德注過程中加入娃頓孕育劑， 在溫度為1430-155(TC的條件下，保溫0. 5-0. 6min完成球化及孕育，得到管件球墨鑄鐵。 [001引 實施例1
[0017]按上述步驟1)、2)制備，其中步驟1)中廢鋼中成分及各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；C: 0. 17%、S;0. 012%、P;0. 020%、Mn;0. 24%、Si;0. 30%。
[001引步驟1)中鎮(zhèn)合金中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%。
[0019] 步驟1)中練合金中Re的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%。
[0020] 步驟2)中球化劑為稀±鎮(zhèn)合金化SiMg8Re7球化劑。
[0021] 步驟2)中娃鐵孕育劑為化Si75合金，其中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%。
[0022] 步驟2)中娃頓孕育劑中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%。
[002引 實施例2
[0024]按上述步驟1)、2)制備，其中步驟1)中廢鋼中成分及各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；C: 0. 19%、S;0. 014%、P;0. 023%、Mn;0. 25%、Si;0. 35%。
[002引步驟1)中鎮(zhèn)合金中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48%。
[0026] 步驟1)中練合金中Re的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%。
[0027] 步驟2)中球化劑為稀±鎮(zhèn)合金化SiMg8Re7球化劑。
[0028] 步驟2)中娃鐵孕育劑為化Si75合金，其中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66%。
[0029] 步驟2)中娃頓孕育劑中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。
[0030] 實施例3
[0031] 按上述步驟1)、2)制備，其中步驟1)中廢鋼中成分及各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；C: 0. 21%、S;0. 016%、P;0. 025%、Mn;0. 28%、Si;0. 40%。
[003引步驟1)中鎮(zhèn)合金中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%。
[0033] 步驟1)中練合金中Re的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%。
[0034] 步驟2)中球化劑為稀±鎮(zhèn)合金化SiMg8Re7球化劑。
[00巧]步驟2)中娃鐵孕育劑為化Si75合金，其中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%。
[0036] 步驟2)中娃頓孕育劑中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%。
[0037]試驗1、對實施例1球墨鑄鐵進(jìn)行常規(guī)機械性能試驗，試驗過程如下：
[0038] 根據(jù)GB/T228-2002測試標(biāo)準(zhǔn)，用CSS-88300型電子拉力試驗機，在室溫25°C條件 下，對實施例1制備的球墨鑄鐵進(jìn)行常規(guī)機械性能試驗，測試H次，結(jié)果如下：
[0039]
【主權(quán)項】
1. 一種管件球墨鑄鐵制作方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行： 1) 熔煉鐵液：先按質(zhì)量份70 : 30的比例，稱取Q12生鐵和廢鋼，按Q12生鐵和廢鋼 總質(zhì)量的〇. 45 %，稱取鎂合金，按Q12生鐵和廢鋼總質(zhì)量的2. 1 %，稱取錸合金，然后將稱 取的Q12生鐵、廢鋼、鎂合金和錸合金加入到中頻爐中，升溫至溫度為1500-1600°C，靜置 2-3min，出爐，得到鐵液； 2) 球化及孕育處理：首先按Q12生鐵和廢鋼總質(zhì)量的I. 6%、2. 2%、0. 15%，的比例分 別稱取球化劑、硅鐵孕育劑和硅鋇孕育劑，將硅鐵孕育劑均勻覆蓋在球化劑上，再將步驟1) 的鐵液在澆注溫度為1380-1420°C的條件下澆注到包中，澆注過程中加入硅鋇孕育劑，在溫 度為1430-1550°C的條件下，保溫0. 5-0. 6min完成球化及孕育，得到管件球墨鑄鐵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述管件球墨鑄鐵制作方法，其特征在于，步驟1)中廢鋼中成分 及各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：C:0? 17% -0? 21%、S:0? 012% -0? 016%、P:0? 020% -0? 025%、Mn: 0. 24% -0. 28%、Si:0. 30% -0. 40%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述管件球墨鑄鐵制作方法，其特征在于，步驟1)中鎂合金中Mg的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45% -50%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述管件球墨鑄鐵制作方法，其特征在于，步驟1)中錸合金中Re的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35% -45%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述管件球墨鑄鐵制作方法，其特征在于，步驟2)中球化劑為稀土 鎂合金FeSiMg8Re7球化劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述管件球墨鑄鐵制作方法，其特征在于，步驟2)中硅鐵孕育劑為 FeSi75合金，其中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60% -70%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述管件球墨鑄鐵制作方法，其特征在于，步驟2)中硅鋇孕育劑中 Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35% -45%。
【專利摘要】本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種管件球墨鑄鐵制作方法，包括熔煉鐵液以及球化及孕育處理。本發(fā)明的管件球墨鑄鐵，大幅提高了鑄件的高溫抗蠕變能力和抗蠕變斷裂能力，在溫度為500-600℃的熱循環(huán)溫度下，失效循環(huán)次數(shù)為410-440次，在溫度為600℃的條件下，其高溫抗拉強度仍為130-140N/mm2；在室溫條件下，抗拉強度為620-650N/mm2、屈服強度為500-530N/mm2、延伸率為4.5％-5.5％、硬度為245-255HB，屈強比達(dá)到0.8-0.9。而本發(fā)明球墨鑄鐵，屈強比高，熱強性好，鑄件不易產(chǎn)生變形，使用壽命長，滿足了對球墨鑄鐵高溫力學(xué)性能和抗氧化性能的要求。
【IPC分類】C22C33-08, C22C37-04, C21C1-10, C22C37-10, B22D1-00
【公開號】CN104775066
【申請?zhí)枴緾N201410023554
【發(fā)明人】劉偉, 王蘭翠, 劉夏利
【申請人】天津中聯(lián)金屬制品有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2014年1月15日