一種新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝，其中，奧氏體球鐵各生產(chǎn)成份的質(zhì)量份數(shù)配比如下：C2.5%~2.6%、Si4.6%~4.8%、Mn0.55%~0.65%、Ni19%~20%、Cr1.55%~1.65%；奧氏體球鐵熔煉生產(chǎn)時的配料質(zhì)量份數(shù)配比為：58%回爐料、30.95%生鐵、7.7%鎳板、2%的75A型號硅鐵、0.25%電解錳、1.1%鉻鐵，具有成本低、應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)，常溫靜態(tài)性能與高溫動態(tài)性能均達(dá)到或超過高鎳球鐵的要求。該奧氏球鐵配比合理、性能穩(wěn)定，鐵水流動性和充型能力提高，鑄件縮松傾向減少，常溫靜態(tài)性能明顯提高，達(dá)到了從成本和性能雙重優(yōu)化的目的，能夠保證生產(chǎn)的快捷進(jìn)行，提高生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工 藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 奧氏體球鐵是由奧氏體基體、球狀石墨以及碳化物所組成的，由于鎳能無限溶于 鐵中，只要有足夠的加入量，就可在室溫下獲得單一的奧氏體組織，通常奧氏體球鐵的常溫 力學(xué)性能好，高溫蠕變極限高，具有極好的抗熱沖擊性、耐腐蝕性和高溫抗氧化性，因此被 廣泛應(yīng)用于汽車排氣管、增壓器殼體、工業(yè)鍋爐等高溫環(huán)境。
[0003] 在現(xiàn)有的奧氏體球鐵鑄件中，為追求性能的優(yōu)越度，多采用高鎳制件，申請?zhí)枮?201410125453. 7的發(fā)明涉及一種高鎳奧氏體球鐵用球化劑，球化劑的組份按質(zhì)量百分比， 包括鎳：25%?35%，鎂：8%?15%，硅：> 30%?40%，稀土：彡0.1%，以及余量為鐵 及不可避免的雜質(zhì)，球化劑粒徑在10?20mm。該發(fā)明具有能降低氧化鎂含量，能提高 鎂收得率，提高球化率和生產(chǎn)效率，制造成本較低的特點(diǎn)。申請?zhí)枮?01410000565. X的 發(fā)明涉及一種高Ni奧氏體球鐵排氣管的生產(chǎn)方法，經(jīng)配料、熔化、球化處理、澆注及爐前 化驗(yàn)而完成。爐料配比為：生鐵30%±0. 5%，廢鋼10%±0. 5%、回爐料20%±0. 5%、高純鎳 30%±0. 3%、錳鐵合金1%±0. 1%、硅鐵合金6. 4%±0. 2%、鉻鐵合金2. 2%±0. 1%以及電解 銅0. 4%±0. 1%。熔化時，先加入高純鎳，后加入其它合金，原鐵水的Si含量為3. 4%?3. 6% ;球化處理時，球化劑選用Mg含量在18%?20%的Ni-Mg合金；鐵水的球化處理溫度 為1600°C?1620°C ;澆注時，采用長效孕育劑和75FeSi，加入量均為熔化重量的0.5% ; 并采用熔化重量〇. 2%的瞬時孕育，澆注溫度為1420°C?1460°C。實(shí)驗(yàn)證明，采用本發(fā)明 之生產(chǎn)工藝制做的柴油機(jī)排氣管，成品率達(dá)到90%以上。
[0004] 以目前應(yīng)用最廣泛的是德國牌號的GGG-NiSiCr3552為例，它被譽(yù)為是奧氏體球 鐵中，性能最優(yōu)異的材料之一，但其與上述所涉及的類型都具有有鎳含量過高的缺點(diǎn)，約為 25%?35%左右，導(dǎo)致這些類型的球鐵價格過于昂貴，難以在汽車排氣管大范圍應(yīng)用，僅在 一些重要的零件上應(yīng)用，因此需要一種與GGG-NiSiCr3552性能相近但是成本較低的替代 品，使其能夠廣泛應(yīng)用于金屬鑄件領(lǐng)域。申請?zhí)枮?00810235041. 3的發(fā)明公開了一種奧 氏體球鐵及其生產(chǎn)方法，涉及冶金制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是奧氏體球鐵的熔煉技術(shù)。包括熔 化、精煉、澆注，形成的奧氏體球鐵的各成份的質(zhì)量份分別為：C 2. 80?3. 00%、SI 2. 00? 3. 00%、MN 0· 50 ?L 50%、NI 18. 00 ?22. 00%、CR L 00 ?2. 50%，雖然鎳含量得到 了有效 控制，但還可以通過配比的合理分配，取得更優(yōu)效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工 藝，具有成本低、應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)，常溫靜態(tài)性能與高溫動態(tài)性能均達(dá)到或超過高鎳球鐵 的要求。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改 進(jìn)工藝，其中，奧氏體球鐵各生產(chǎn)成份的質(zhì)量份數(shù)配比如下：C 2. 59Γ2. 6%、Si4. 69Γ4. 8%、 MnO. 559Γ0. 65%、ΝΠ 99Γ20%、CrL 559Γ1. 65%。 奧氏體球鐵熔煉生產(chǎn)時的配料質(zhì)量份數(shù)配比為：58%回爐料、30. 95%生鐵、7. 7%鎳板、 2%的75A型號硅鐵、0. 25%電解錳、1. 1%鉻鐵。
[0007] 作為優(yōu)選，奧氏體球鐵各生產(chǎn)成份的質(zhì)量份數(shù)配比可具體為：C 2. 5%、Si 4. 6%、Mn 0. 55%、Ni 20%、Cr 1. 65%。
[0008] 進(jìn)一步地,奧氏體球鐵各生產(chǎn)成份的質(zhì)量份數(shù)配比可具體為：C 2. 6%、Si 4. 7%、Mn 0. 6%、Ni 19. 5%、Cr 1. 6%。
[0009] 進(jìn)一步地,奧氏體球鐵各生產(chǎn)成份的質(zhì)量份數(shù)配比可具體為：C 2. 55%、Si 4. 8%、 Mn 0. 6%、Ni 19%、Cr 1. 55%。
[0010] 球鐵生產(chǎn)進(jìn)行球化處理時，采用包深徑比較大，即鐵水包深度與內(nèi)徑之比較大的 澆包進(jìn)行鐵水處理，球化處理包窩深度在200mnT250mm，包窩寬度選取地面直徑的1/3。
[0011] 球鐵生產(chǎn)進(jìn)行球化處理時，球化反應(yīng)時間控制在40S以上，鐵水澆注時間控制在6 分鐘以內(nèi)。
[0012] 球鐵生產(chǎn)的球化工藝采用包內(nèi)處理法，最下層為鎳鎂合金，壓包后殘留鎂量必須 大于或等于〇. 06%。
[0013] 球鐵進(jìn)行固熔處理后，為消除鑄件較大的內(nèi)應(yīng)力，使用450-650°C之間的溫度進(jìn)行 去應(yīng)力處理。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1、 本發(fā)明奧氏球鐵中的鎳含量由德制3552球鐵鑄件中的35%降為現(xiàn)在的19%左右，其 成本降低45%左右，價格較3552低的多，可以得到大范圍應(yīng)用； 2、 本發(fā)明奧氏球鐵中的碳含量較德制3552球鐵鑄件明顯提高，鐵水流動性和充型能 力提高，鑄件縮松傾向減少；鑄件常溫靜態(tài)性能經(jīng)多次試驗(yàn)均達(dá)到或超過3552產(chǎn)品性能， 高溫靜態(tài)性能優(yōu)于3552材質(zhì)性能，可替代部分3552材質(zhì)產(chǎn)品。
[0015] 3、熔煉生產(chǎn)時的配料中，可循環(huán)資源占用比例較大，在不影響使用性能的基礎(chǔ)上， 能明顯降低材料成本。。
[0016] 4、為防止球化處理時，為避免類似3352的工藝缺陷，采用包深徑比較大的澆包進(jìn) 行鐵水處理，能有效防止出現(xiàn)球化衰退現(xiàn)象。
[0017] 5、采用球墨鑄鐵包內(nèi)處理法，最下層為鎳鎂合金，上層為孕育劑、覆蓋劑，壓包完 成后用工具拍實(shí)。殘留鎂量必須大于或等于0.06%，從而有效避免了澆注后期所出現(xiàn)的嚴(yán)重 球化衰退現(xiàn)象。。
[0018] 6、進(jìn)行球化處理時出鐵水應(yīng)掌握好角度，防止鐵水沖住合金而提前球化反應(yīng)，球 化反應(yīng)時間控制在40S以上。鐵水澆注時間嚴(yán)格控制在6分鐘以內(nèi)。實(shí)踐證明：生產(chǎn)該鑄 鐵時，瞬時孕育極其重要，瞬時孕育不到位的鑄件石墨球稀少、石墨球徑較大球化率達(dá)不到 技術(shù)要求，因此，在澆注的同時應(yīng)采用0. 15、. 2%的瞬時孕育。
[0019] 7、經(jīng)現(xiàn)場試用，該奧氏球鐵配比合理、性能穩(wěn)定，鐵水流動性和充型能力提高，鑄 件縮松傾向減少，常溫靜態(tài)性能明顯提高，達(dá)到了從成本和性能雙重優(yōu)化的目的，能夠保證 生產(chǎn)的快捷進(jìn)行，提高生產(chǎn)效率。 具體實(shí)施例
[0020] 本發(fā)明的一種新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝，包括原砂、潤滑劑、粘結(jié)劑、 固化劑和偶聯(lián)劑，其中，奧氏體球鐵各生產(chǎn)成份的質(zhì)量份數(shù)配比如下：C 2. 59Γ2. 6%、 Si4. 6%?4. 8%、MnO. 55%?0. 65%、Nil9%?20%、Crl. 55%?1. 65% ;奧氏體球鐵熔煉生產(chǎn)時的配料 質(zhì)量份數(shù)配比為：58%回爐料、30. 95%生鐵、7. 7%鎳板、2%的75A型號硅鐵、0. 25%電解錳、 1. 1%鉻鐵。
[0021] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022] 實(shí)施例一 本發(fā)明的新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝的成分配比如下： 奧氏體球鐵各生產(chǎn)成份的質(zhì)量份數(shù)配比可具體為：C 2. 5%、Si 4. 6%、Mn 0.55%、Ni 20%、Cr 1.65%。球鐵生產(chǎn)進(jìn)行球化處理時，球化處理包窩深度在200mmmm，包窩寬度選取地 面直徑的1/3。
[0023] 球鐵生產(chǎn)進(jìn)行球化處理時，球化反應(yīng)時間控制在45S，鐵水澆注時間控制在5分 鐘。球鐵生產(chǎn)的球化工藝采用包內(nèi)處理法，最下層為鎳鎂合金，壓包后殘留鎂量必須大于或 等于0. 06%。球鐵進(jìn)行固熔處理后，為消除鑄件較大的內(nèi)應(yīng)力，使用450°C的溫度進(jìn)行去應(yīng) 力處理。
[0024] 實(shí)施例二 本發(fā)明的新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝的成分配比如下： 奧氏體球鐵各生產(chǎn)成份的質(zhì)量份數(shù)配比可具體為：C 2. 6%、Si 4. 7%、Mn 0.6%、Ni 19. 5%、Cr 1.6%。球鐵生產(chǎn)進(jìn)行球化處理時，采用包深徑比較大，即鐵水包深度與內(nèi)徑之比 較大的澆包進(jìn)行鐵水處理，球化處理包窩深度在230mm，包窩寬度選取地面直徑的1/3。
[0025] 球鐵生產(chǎn)進(jìn)行球化處理時，球化反應(yīng)時間控制在50S，鐵水澆注時間控制在6分 鐘。球鐵生產(chǎn)的球化工藝采用包內(nèi)處理法，最下層為鎳鎂合金，壓包后殘留鎂量必須大于或 等于0.06%。球鐵進(jìn)行固熔處理后，為消除鑄件較大的內(nèi)應(yīng)力，使用500°C的溫度進(jìn)行去應(yīng) 力處理。
[0026] 實(shí)施例三 本發(fā)明的新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝的成分配比如下： 奧氏體球鐵各生產(chǎn)成份的質(zhì)量份數(shù)配比可具體為：C 2. 55%、Si 4. 8%、Mn 0.6%、Ni 19%、Cr 1. 55%。球鐵生產(chǎn)進(jìn)行球化處理時，采用包深徑比較大，即鐵水包深度與內(nèi)徑之比較 大的澆包進(jìn)行鐵水處理，球化處理包窩深度在250mm，包窩寬度選取地面直徑的1/3。
[0027] 球鐵生產(chǎn)進(jìn)行球化處理時，球化反應(yīng)時間控制在40S，鐵水澆注時間控制在4分 鐘。球鐵生產(chǎn)的球化工藝采用包內(nèi)處理法，最下層為鎳鎂合金，壓包后殘留鎂量必須大于或 等于0. 06%。球鐵進(jìn)行固熔處理后，為消除鑄件較大的內(nèi)應(yīng)力，使用600°C的溫度進(jìn)行去應(yīng) 力處理。
[0028] 性能測定：將上述三組實(shí)施例依次分組，按照常規(guī)測定方法，分別檢測新型奧氏體 球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝的含量、時間、溫度、球鐵性能等基本參數(shù)，如下列表格所示：

【權(quán)利要求】
1. 一種新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝，其特征在于：奧氏體球鐵各生產(chǎn)成份的質(zhì)量 份數(shù)配比如下：C 2. 5%?2. 6%、Si4. 6%?4· 8%、ΜηΟ· 55%?0· 65%、Nil9%?20%、Crl. 55%?1· 65%。
2. 如權(quán)利要求1所述的新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝，其特征在于：奧氏體球鐵熔 煉生產(chǎn)時的配料質(zhì)量份數(shù)配比為：58%回爐料、30. 95%生鐵、7. 7%鎳板、2%的75A型號硅鐵、 0. 25%電解錳、1. 1%鉻鐵。
3. 如權(quán)利要求2所述的新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝，其特征在于：所述奧氏體球 鐵各生產(chǎn)成份的質(zhì)量份數(shù)配比可具體為：C 2. 5%、Si 4. 6%、Μη 0.55%、Ni 20%、Cr 1.65%。
4. 如權(quán)利要求2所述的新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝，其特征在于：所述奧氏體球 鐵各生產(chǎn)成份的質(zhì)量份數(shù)配比可具體為：C 2. 6%、Si 4. 7%、Μη 0.6%、Ni 19. 5%、Cr 1.6%。
5. 如權(quán)利要求2所述的新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝，其特征在于：所述奧氏體球 鐵各生產(chǎn)成份的質(zhì)量份數(shù)配比可具體為：C 2. 55%、Si 4. 8%、Μη 0.6%、Ni 19%、Cr 1.55%。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝，其特征在于：所述球鐵 生產(chǎn)進(jìn)行球化處理時，采用包深徑比較大，即鐵水包深度與內(nèi)徑之比較大的澆包進(jìn)行鐵水 處理，球化處理包窩深度在200mnT250mm，包窩寬度選取地面直徑的1/3。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝，其特征在于：所述球鐵 生產(chǎn)進(jìn)行球化處理時，球化反應(yīng)時間控制在40S以上，鐵水澆注時間控制在6分鐘以內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求1或2所述的新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝，其特征在于：所述球 鐵生產(chǎn)的球化工藝采用包內(nèi)處理法，最下層為鎳鎂合金，壓包后殘留鎂量必須大于或等于 0· 06%。
9. 如權(quán)利要求1或2所述的新型奧氏體球鐵生產(chǎn)及改進(jìn)工藝，其特征在于：所述球鐵 進(jìn)行固熔處理后，為消除鑄件較大的內(nèi)應(yīng)力，使用450-650°C之間的溫度進(jìn)行去應(yīng)力處理。
【文檔編號】C22C37/04GK104264034SQ201410447813
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】劉松奇, 王瑞金, 劉書巖, 彭德樓, 李剛 申請人:河南省西峽汽車水泵股份有限公司