本發(fā)明涉及鑄鐵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵及其制備方法。

背景技術(shù)：

灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，斷裂時(shí)斷口呈暗灰色，主要成分是鐵、碳、硅、錳、硫、磷，是應(yīng)用最廣的鑄鐵，其產(chǎn)量占鑄鐵總產(chǎn)量80％以上。灰鑄鐵的力學(xué)性能與基體的組織和石墨的形態(tài)有關(guān)?；诣T鐵中的片狀石墨對(duì)基體的割裂嚴(yán)重，在石墨尖角處易造成應(yīng)力集中，使灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性遠(yuǎn)低于鋼，但抗壓強(qiáng)度與鋼相當(dāng)，也是常用鑄鐵件中力學(xué)性能最差的鑄鐵。同時(shí)，基體組織對(duì)灰鑄鐵的力學(xué)性能也有一定的影響，鐵素體基體灰鑄鐵的石墨片粗大，強(qiáng)度和硬度最低，故應(yīng)用較少；珠光體基體灰鑄鐵的石墨片細(xì)小，有較高的強(qiáng)度和硬度，主要用來制造較重要鑄件；鐵素體-珠光體基體灰鑄鐵的石墨片較珠光體灰鑄鐵稍粗大，性能不如珠光體灰鑄鐵。目前現(xiàn)有的灰鑄鐵力學(xué)性能差、硬度低，長(zhǎng)期處于高溫條件下易被氧化，使用壽命短。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明提出了一種具有優(yōu)良力學(xué)性能和硬度的抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵及其制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵由以下質(zhì)量份數(shù)制成：碳3.35-3.6％、硅1.6-1.8％、錳1.15-1.25％、鉬0.3-0.4％、釩0.5-0.8％、硼0.5-1.3％、氮0.005-0.012％、鋁0.4-1.2％、鈮0.05-0.2％、鈦0.05-0.2％、余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選的，抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵由以下質(zhì)量份數(shù)制成：碳3.4-3.6％、硅1.7-1.8％、錳1.2-1.25％、鉬0.35-0.4％、釩0.6-0.8％、硼1-1.3％、氮0.01-0.012％、鋁0.8-1.2％、鈮0.15-0.2％、鈦0.15-0.2％、余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選的，各化學(xué)元素通過以下原料進(jìn)行添加：廢鋼、灰鑄鐵回爐料、硅鐵、石油焦增碳劑、錳鐵、鉬鐵、釩鐵、硼砂、氮化鐵、電解鋁、鈮鐵、鈦鐵。

優(yōu)選的，抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵的制備方法，制備步驟如下：

1)將廢鋼、灰鑄鐵回爐料送入中頻感應(yīng)電爐中熔煉，升溫至1300-1350℃，然后加入硅鐵、石油焦增碳劑、錳鐵、鉬鐵、釩鐵、氮化鐵、電解鋁、鈮鐵、鈦鐵升溫至熔融，取樣進(jìn)行成分分析，調(diào)整；

2)調(diào)節(jié)溫度為1530-1550℃加入硼砂進(jìn)行一次變質(zhì)，氧化處理，然后噴灑除渣劑，攪拌2-3min后靜置保溫，待造渣厚度為15-20mm時(shí)，扒渣；

3)調(diào)節(jié)溫度為1490-1500℃，加入孕育劑進(jìn)行二次變質(zhì)，保溫30min，然后再次噴灑除渣劑，攪拌2-3min后靜置保溫，待造渣厚度為10-15mm時(shí)，扒渣；

4)調(diào)節(jié)鐵液溫度為1420-1440℃，出鋼，待鐵液溫度冷卻至1380-1400℃進(jìn)行澆注得初產(chǎn)品；

將初產(chǎn)品在580℃進(jìn)行一次淬火，降溫至室溫后再升溫至820℃進(jìn)行二次淬火，然后在380℃回火4-5h，即可。

優(yōu)選的，步驟2)中除渣劑用量為鐵液質(zhì)量的0.8％，步驟3)中除渣劑用量為鐵液質(zhì)量的0.5％。

優(yōu)選的，步驟2)和步驟3)中的除渣劑由珍珠巖、焦炭粉和氟化鈉組成，其中氟化鈉占除渣劑總質(zhì)量的13-15％。

優(yōu)選的，步驟3)中孕育劑包括以下化學(xué)元素：硅、鋯、鑭、鈰、鎂、氮。

優(yōu)選的，步驟4)中澆注時(shí)間為12-14min。

優(yōu)選的，步驟1)至步驟3)在氮?dú)夥諊氯蹮挕?/p>

由于采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：氮化鐵提供的氮元素以及孕育劑中的氮元素可以使初生奧氏體一次軸變短，二次臂間距減小，使共晶團(tuán)細(xì)化，珠光體數(shù)量增多，提高硬度。孕育劑中鋯有良好的耐腐蝕性，且其在加熱時(shí)能大量吸收氮?dú)?，含氮和稀土鑭、鈰的孕育劑顯著提高了灰口鑄鐵的抗拉強(qiáng)度，而且有利于鐵液的流動(dòng)性，減小了鑄造應(yīng)力、斷面敏感性和鐵液凝固時(shí)的收縮性。過冷元素鎂、鈦可提高鑄鐵鍋冷程度、細(xì)化晶粒、增加奧氏體數(shù)量及促進(jìn)珠光體的形成，同時(shí)鎂還有脫硫的作用。鈦、鈮與氮、碳形成化合物鑲嵌在金屬基體中，且金相組織中出現(xiàn)少量的D、E型石墨，大大提高了灰口鑄鐵的強(qiáng)度和硬度。鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力，硅和鉬結(jié)合，有利于提高抗腐蝕性和抗氧化性。釩是優(yōu)良脫氧劑，可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性，釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。硼砂在熔煉過程中受熱分解反應(yīng)成氧化硼可溶解合金表面的氧化膜，凈化表面，提高了浸潤(rùn)能力。本發(fā)明具有優(yōu)異的力學(xué)性能和抗磨性，耐熱疲勞和抗高溫氧化性強(qiáng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中灰口鑄鐵硬度低、抗拉強(qiáng)度低和抗高溫氧化性弱的問題。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：

抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵由以下質(zhì)量份數(shù)制成：碳3.38％、硅1.65％、錳1.2％、鉬0.32％、釩0.7％、硼0.6％、氮0.005％、鋁0.4％、鈮0.08％、鈦0.06％、余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵的制備方法，其制備步驟如下：

1)將廢鋼、灰鑄鐵回爐料送入中頻感應(yīng)電爐中熔煉，升溫至1320℃，然后加入硅鐵、石油焦增碳劑、錳鐵、鉬鐵、釩鐵、氮化鐵、電解鋁、鈮鐵、鈦鐵升溫至熔融，取樣進(jìn)行成分分析，調(diào)整；

2)調(diào)節(jié)溫度為1535℃加入硼砂進(jìn)行一次變質(zhì)，氧化處理，然后噴灑除渣劑，攪拌2min后靜置保溫，待造渣厚度為16mm時(shí)，扒渣；

3)調(diào)節(jié)溫度為1492℃，加入孕育劑進(jìn)行二次變質(zhì)，保溫30min，然后再次噴灑除渣劑，攪拌2min后靜置保溫，待造渣厚度為12mm時(shí)，扒渣；

4)調(diào)節(jié)鋼液溫度為1425℃，出鋼，待鐵液溫度冷卻至1390℃進(jìn)行澆注得初產(chǎn)品，澆注時(shí)間為12min；

5)將初產(chǎn)品在580℃進(jìn)行一次淬火，降溫至室溫后再升溫至820℃進(jìn)行二次淬火，然后在380℃回火4.2h，即可。

實(shí)施例2：

抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵由以下質(zhì)量份數(shù)制成：碳3.35％、硅1.6％、錳1.24％、鉬0.36％、釩0.5％、硼1.2％、氮0.008％、鋁0.8％、鈮0.12％、鈦0.12％、余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵的制備方法，其制備步驟如下：

1)將廢鋼、灰鑄鐵回爐料送入中頻感應(yīng)電爐中熔煉，升溫至1330℃，然后加入硅鐵、石油焦增碳劑、錳鐵、鉬鐵、釩鐵、氮化鐵、電解鋁、鈮鐵、鈦鐵升溫至熔融，取樣進(jìn)行成分分析，調(diào)整；

2)調(diào)節(jié)溫度為1540℃加入硼砂進(jìn)行一次變質(zhì)，氧化處理，然后噴灑除渣劑，攪拌2min后靜置保溫，待造渣厚度為30mm時(shí)，扒渣；

3)調(diào)節(jié)溫度為1495℃，加入孕育劑進(jìn)行二次變質(zhì)，保溫30min，然后再次噴灑除渣劑，攪拌3min后靜置保溫，待造渣厚度為15mm時(shí)，扒渣；

4)調(diào)節(jié)鋼液溫度為1435℃，出鋼，待鐵液溫度冷卻至1380℃進(jìn)行澆注得初產(chǎn)品，澆注時(shí)間為12min；

5)將初產(chǎn)品在580℃進(jìn)行一次淬火，降溫至室溫后再升溫至820℃進(jìn)行二次淬火，然后在380℃回火4.5h，即可。

實(shí)施例3：

抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵由以下質(zhì)量份數(shù)制成：碳3.4％、硅1.72％、錳1.25％、鉬0.35％、釩0.55％、硼1.3％、氮0.01％、鋁0.9％、鈮0.15％、鈦0.2％、余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵的制備方法，其制備步驟如下：

1)將廢鋼、灰鑄鐵回爐料送入中頻感應(yīng)電爐中熔煉，升溫至1300℃，然后加入硅鐵、石油焦增碳劑、錳鐵、鉬鐵、釩鐵、氮化鐵、電解鋁、鈮鐵、鈦鐵升溫至熔融，取樣進(jìn)行成分分析，調(diào)整；

2)調(diào)節(jié)溫度為1548℃加入硼砂進(jìn)行一次變質(zhì)，氧化處理，然后噴灑除渣劑，攪拌2min后靜置保溫，待造渣厚度為18mm時(shí)，扒渣；

3)調(diào)節(jié)溫度為1500℃，加入孕育劑進(jìn)行二次變質(zhì)，保溫30min，然后再次噴灑除渣劑，攪拌3min后靜置保溫，待造渣厚度為14mm時(shí)，扒渣；

4)調(diào)節(jié)鋼液溫度為1440℃，出鋼，待鐵液溫度冷卻至1385℃進(jìn)行澆注得初產(chǎn)品，澆注時(shí)間為14min；

5)將初產(chǎn)品在580℃進(jìn)行一次淬火，降溫至室溫后再升溫至820℃進(jìn)行二次淬火，然后在380℃回火4.8h，即可。

實(shí)施例4：

抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵由以下質(zhì)量份數(shù)制成：碳3.52％、硅1.75％、錳1.15％、鉬0.3％、釩0.62％、硼1％、氮0.0012％、鋁1％、鈮0.2％、鈦0.05％、余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵的制備方法，其制備步驟如下：

1)將廢鋼、灰鑄鐵回爐料送入中頻感應(yīng)電爐中熔煉，升溫至1350℃，然后加入硅鐵、石油焦增碳劑、錳鐵、鉬鐵、釩鐵、氮化鐵、電解鋁、鈮鐵、鈦鐵升溫至熔融，取樣進(jìn)行成分分析，調(diào)整；

2)調(diào)節(jié)溫度為1530℃加入硼砂進(jìn)行一次變質(zhì)，氧化處理，然后噴灑除渣劑，攪拌2min后靜置保溫，待造渣厚度為15mm時(shí)，扒渣；

3)調(diào)節(jié)溫度為1493℃，加入孕育劑進(jìn)行二次變質(zhì)，保溫30min，然后再次噴灑除渣劑，攪拌2min后靜置保溫，待造渣厚度為10mm時(shí)，扒渣；

4)調(diào)節(jié)鋼液溫度為1420℃，出鋼，待鐵液溫度冷卻至1400℃進(jìn)行澆注得初產(chǎn)品，澆注時(shí)間為14min；

5)將初產(chǎn)品在580℃進(jìn)行一次淬火，降溫至室溫后再升溫至820℃進(jìn)行二次淬火，然后在380℃回火5h，即可。

實(shí)施例5：

抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵由以下質(zhì)量份數(shù)制成：碳3.55％、硅1.62％、錳1.22％、鉬0.4％、釩0.8％、硼0.5％、氮0.006％、鋁1.2％、鈮0.05％、鈦0.08％、余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵的制備方法，其制備步驟如下：

1)將廢鋼、灰鑄鐵回爐料送入中頻感應(yīng)電爐中熔煉，升溫至1340℃，然后加入硅鐵、石油焦增碳劑、錳鐵、鉬鐵、釩鐵、氮化鐵、電解鋁、鈮鐵、鈦鐵升溫至熔融，取樣進(jìn)行成分分析，調(diào)整；

2)調(diào)節(jié)溫度為1533℃加入硼砂進(jìn)行一次變質(zhì)，氧化處理，然后噴灑除渣劑，攪拌2min后靜置保溫，待造渣厚度為16mm時(shí)，扒渣；

3)調(diào)節(jié)溫度為1498℃，加入孕育劑進(jìn)行二次變質(zhì)，保溫30min，然后再次噴灑除渣劑，攪拌3min后靜置保溫，待造渣厚度為11mm時(shí)，扒渣；

4)調(diào)節(jié)鋼液溫度為1428℃，出鋼，待鐵液溫度冷卻至1395℃進(jìn)行澆注得初產(chǎn)品，澆注時(shí)間為14min；

5)將初產(chǎn)品在580℃進(jìn)行一次淬火，降溫至室溫后再升溫至820℃進(jìn)行二次淬火，然后在380℃回火4.3h，即可。

實(shí)施例6：

抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵由以下質(zhì)量份數(shù)制成：碳3.6％、硅1.8％、錳1.18％、鉬0.38％、釩0.6％、硼0.8％、氮0.009％、鋁0.6％、鈮0.1％、鈦0.15％、余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵的制備方法，其制備步驟如下：

1)將廢鋼、灰鑄鐵回爐料送入中頻感應(yīng)電爐中熔煉，升溫至1310℃，然后加入硅鐵、石油焦增碳劑、錳鐵、鉬鐵、釩鐵、氮化鐵、電解鋁、鈮鐵、鈦鐵升溫至熔融，取樣進(jìn)行成分分析，調(diào)整；

2)調(diào)節(jié)溫度為1545℃加入硼砂進(jìn)行一次變質(zhì)，氧化處理，然后噴灑除渣劑，攪拌3min后靜置保溫，待造渣厚度為17mm時(shí)，扒渣；

3)調(diào)節(jié)溫度為1490℃，加入孕育劑進(jìn)行二次變質(zhì)，保溫30min，然后再次噴灑除渣劑，攪拌2min后靜置保溫，待造渣厚度為14mm時(shí)，扒渣；

4)調(diào)節(jié)鋼液溫度為1436℃，出鋼，待鐵液溫度冷卻至1390℃進(jìn)行澆注得初產(chǎn)品，澆注時(shí)間為13min；

5)將初產(chǎn)品在580℃進(jìn)行一次淬火，降溫至室溫后再升溫至820℃進(jìn)行二次淬火，然后在380℃回火4h，即可。

實(shí)施例7：

抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵由以下質(zhì)量份數(shù)制成：碳3.5％、硅1.76％、錳1.16％、鉬0.36％、釩0.78％、硼1.1％、氮0.011％、鋁0.5％、鈮0.18％、鈦0.13％、余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

抗高溫氧化耐磨灰口鑄鐵的制備方法，其制備步驟如下：

1)將廢鋼、灰鑄鐵回爐料送入中頻感應(yīng)電爐中熔煉，升溫至1330℃，然后加入硅鐵、石油焦增碳劑、錳鐵、鉬鐵、釩鐵、氮化鐵、電解鋁、鈮鐵、鈦鐵升溫至熔融，取樣進(jìn)行成分分析，調(diào)整；

2)調(diào)節(jié)溫度為1550℃加入硼砂進(jìn)行一次變質(zhì)，氧化處理，然后噴灑除渣劑，攪拌3min后靜置保溫，待造渣厚度為20mm時(shí)，扒渣；

3)調(diào)節(jié)溫度為1496℃，加入孕育劑進(jìn)行二次變質(zhì)，保溫30min，然后再次噴灑除渣劑，攪拌3min后靜置保溫，待造渣厚度為13mm時(shí)，扒渣；

4)調(diào)節(jié)鋼液溫度為1438℃，出鋼，待鐵液溫度冷卻至1400℃進(jìn)行澆注得初產(chǎn)品，澆注時(shí)間為13min；

5)將初產(chǎn)品在580℃進(jìn)行一次淬火，降溫至室溫后再升溫至820℃進(jìn)行二次淬火，然后在380℃回火4.6h，即可。

將本發(fā)明實(shí)施例制備的產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試，數(shù)據(jù)如下：

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。