大斷面球墨鑄鐵、鑄件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大斷面球墨鑄鐵領(lǐng)域，具體地，涉及一種大斷面球墨鑄鐵、鑄件以及該大斷面球墨鑄鐵的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]球磨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到的球狀石墨，其有效地提高了鑄鐵的機械性，特別是塑性和韌性，從而得到了比碳鋼還優(yōu)異的機械強度。球磨鑄鐵是20世紀50年代發(fā)展起來的一種高強度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，從而使得其成功地用于鑄造受力復(fù)雜、強度、韌性、耐磨性能要求高的鑄件。
[0003]大斷面球墨鑄鐵指模板厚度大于10mm的球磨鑄件，這種球磨鑄件往往會出現(xiàn)石墨畸變和球墨數(shù)的缺陷，使得該球磨鑄鐵的機械性能下降，嚴重時甚至?xí)?dǎo)致鑄件報廢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種大斷面球墨鑄鐵和其制備方法，由該大斷面球墨鑄鐵制備而成的鑄件具有優(yōu)異的機械性能。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種大斷面球墨鑄鐵的制備方法，所述制備方法包括:
[0006]I)將球墨鑄鐵用生鐵、廢鋼、回爐料和增碳劑在800_1000°C下預(yù)熱的工序；
[0007]2)將預(yù)熱后的原料在1460_1490°C下熔融以制得鐵水的工序；
[0008]3)將硅鐵、硅鈣孕育劑、碳化硅、氧化鈧、硅鍶孕育劑加入至所述鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水的工序；
[0009]4)將球化劑加入至所述孕育鐵水中并攪拌以制得大斷面球墨鑄鐵的工序。
[0010]本發(fā)明還提供了一種大斷面球墨鑄鐵，所述大斷面球墨鑄鐵由上述方法制備而成。
[0011]本發(fā)明還提供了一種鑄件，所述鑄件由上述的大斷面球墨鑄鐵或上述方法所制備的大斷面球墨鑄鐵鑄造而成。
[0012]本發(fā)明提供的大斷面球墨鑄鐵具有優(yōu)異的抗拉強度、屈服強度、伸長率和硬度，從而使得由該大斷面球墨鑄鐵制備而成的鑄件可以作為各類高強度、高沖擊機器模具。同時該大斷面球墨鑄鐵的制備方法簡單，原料易得。
[0013]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0014]以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0015]本發(fā)明提供了一種的大斷面球墨鑄鐵的制備方法，所述制備方法包括:
[0016]I)將球墨鑄鐵用生鐵、廢鋼、回爐料和增碳劑在800_1000°C下預(yù)熱的工序；
[0017]2)將預(yù)熱后的原料在1460_1490°C下熔融以制得鐵水的工序；
[0018]3)將硅鐵、硅鈣孕育劑、碳化硅、氧化鈧、硅鍶孕育劑加入至所述鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水的工序；
[0019]4)將球化劑加入至所述孕育鐵水中并攪拌以制得大斷面球墨鑄鐵的工序。
[0020]在本發(fā)明中，所述球墨鑄鐵用生鐵可在寬的范圍內(nèi)選擇，可為牌號為QlO或Q12的球墨鑄鐵用生鐵，為了使得制得大斷面球墨鑄鐵具有更優(yōu)異的機械性能，優(yōu)選地，所述球墨鑄鐵用生鐵為牌號為QlO的球墨鑄鐵用生鐵。
[0021]在本發(fā)明中，所述廢鋼可為任意的廢棄鋼材，為了使得制得大斷面球墨鑄鐵具有更優(yōu)異的機械性能，優(yōu)選地，對于100重量份的廢鋼，所述廢鋼中含有0.2-0.4重量份的碳元素、0.1-0.4重量份的猛元素、0.01-0.02重量份的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。
[0022]在本發(fā)明中，所述廢鋼可為任意的回爐料，為了使得制得大斷面球墨鑄鐵具有更優(yōu)異的機械性能，優(yōu)選地，相對于100重量份的回爐料，所述回爐料中含有3.6-3.8重量份的碳元素、2.3-2.8重量份的娃元素、0.05-0.1重量份的猛元素、0.01-0.03重量份的硫元素、0.01-0.03重量份的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。
[0023]在本發(fā)明中，硅鐵是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的用于阻止鐵中形成碳化物、促進石墨的析出和球化的助劑，硅鐵可以是市售的任意一種，為了使得制得大斷面球墨鑄鐵具有更優(yōu)異的機械性能，優(yōu)選地，所述硅鐵為牌號為FeSi90All.5或FeSi90A13的硅鐵。
[0024]在本發(fā)明中，球化劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的用于促進球墨鑄鐵中石墨結(jié)晶成球形的添加劑，硅鐵可以是市售的任意一種，為了使得制得大斷面球墨鑄鐵具有更優(yōu)異的機械性能，優(yōu)選地，所述球化劑為牌號為TS-4或TS-5的球化劑。
[0025]在本發(fā)明中，增碳劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的提高球墨鑄鐵中含碳量的助劑，硅鐵可以是市售的任意一種，為了使得制得大斷面球墨鑄鐵具有更優(yōu)異的機械性能，優(yōu)選地，所述增碳劑選自人造石墨、石油焦、微晶石墨、鱗片石墨、焦炭或無煙煤中的一種或多種。
[0026]在本發(fā)明中，所述增碳劑的粒徑可在寬的范圍內(nèi)選擇，為了使得制得大斷面球墨鑄鐵具有更優(yōu)異的機械性能，優(yōu)選地，所述增碳劑的粒徑為0.15-6.5mm。
[0027]在本發(fā)明中，各原料的用量刻字寬的范圍內(nèi)選擇，為了使得制得大斷面球墨鑄鐵具有更優(yōu)異的機械性能，優(yōu)選地，相對于100重量份的球墨鑄鐵用生鐵，所述廢鋼的用量為30-50重量份，所述回爐料的用量為35-45重量份，所述增碳劑的用量為0.5-3重量份，所述硅鐵的用量為0.05-0.3重量份所述硅鈣孕育劑的用量為0.5-1.5重量份，所述碳化硅的用量為0.05-0.14重量份，所述氧化鈧的用量為0.3-0.8重量份，所述硅鍶孕育劑的用量為
0.5-0.9重量份，所述球化劑的用量為1.5-2.5重量份。
[0028]本發(fā)明還提供了一種鑄件，所述鑄件由上述的大斷面球墨鑄鐵或上述方法所制備的大斷面球墨鑄鐵鑄造而成。
[0029]以下將通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。以下實施例中，成分、抗拉強度、屈服強度、伸長率和硬度參數(shù)通過GB 1248-88的方法測得。
[0030]球墨鑄鐵用生鐵為徐州市潤達爐料有限公司牌號為QlO的市售品，廢鋼是聊城市德昌鋼管有限公司的產(chǎn)品，回爐料是莒南縣天源鋼鍶制品廠的產(chǎn)品，增碳劑是濟源市澳鑫貿(mào)易有限公司的焦炭，硅鐵是安陽華拓冶金有限責(zé)任公司牌號為FeSi90All.5或FeSi90A13的產(chǎn)品，碳化硅是上海上磨磨料磨具有限公司的產(chǎn)品，氧化鈧是連云港澤宇新材料銷售有限公司的產(chǎn)品，硅鈣孕育劑是安陽市鐵發(fā)冶金耐材有限公司的產(chǎn)品，硅鍶孕育劑是常州市潤良鐵合金有限公司的產(chǎn)品，球化劑是徐州天潤鑄造材料有限公司牌號為TS-4的廣品。
[0031]實施例1
[0032]首先將牌號為QlO的球墨鑄鐵用生鐵100kg、廢鋼40kg、回爐料41kg和焦炭1.7kg在900°C下預(yù)熱30min ;接著將預(yù)熱后的原料在1480°C下熔融以制得鐵水；然后將牌號為FeSi90All.5的硅鐵0.2kg、碳化硅0.09kg、氧化鈧0.5kg、硅鈣孕育劑0.9kg、硅鍶孕育劑
0.7kg加入至所述鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水；最后將牌號為TS-4的球化劑2kg加入至所述孕育鐵水中并攪拌以制得大斷面球墨鑄鐵。
[0033]其中，所述廢鋼中含有0.3重量％的碳元素、0.3重量％的錳元素、0.01重量％的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素；所述回爐料中含有3.7重量％的碳元素、2.5重量％的娃元素、0.07重量％的猛元素、0.02重量％的硫元素、0.02重量％的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。焦炭的粒徑為0.4_。
[0034]該大斷面球墨鑄鐵含有3.9重量％的碳元素、2.7重量％的娃元素、0.5重量％的錳元素、0.012重量％的硫元素、0.030重量％的磷元素、0.040重量％的鎂元素、0.030重量％的鎖元素、0.02重量％的媽元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。
[0035]該大斷面球墨鑄鐵的抗拉強度為470MPa，屈服強度為323MPa，伸長率為13%，硬度為204HB。
[0036]實施例2
[0037]首先將牌號為QlO的球墨鑄鐵用生鐵100kg、廢鋼30kg、回爐料35kg和焦炭0.5kg在800°C下預(yù)熱30min ;接著將預(yù)熱后的原料在1460°C下熔融以制得鐵水；然后將牌號為FeSi90A13的硅鐵0.05kg、碳化硅0.05kg、氧化鈧0.3kg、硅鈣孕育劑0.5kg、硅鍶孕育劑
0.5kg加入至所述鐵水中并攪拌以制得孕育鐵水；最后將球化劑1.5kg加入至所述孕育鐵水中并攪拌以制得大斷面球墨鑄鐵。
[0038]其中，所述廢鋼中含有0.3重量％的碳元素、0.3重量％的錳元素、0.01重量％的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素；所述回爐料中含有3.7重量％的碳元素、2.5重量％的娃元素、0.07重量％的猛元素、0.02重量％的硫元素、0.02重量％的磷元素、余量的鐵元素以及不可避免的微量元素。焦炭的粒徑為0.4_。
[0039]該大斷面球墨鑄鐵的抗拉強度為468MPa，屈服強度為329MPa，伸長率為12%，硬度為195HB。
[0040]實施例3
[0041]首先將牌號為QlO的球墨鑄鐵用生鐵100kg、廢鋼50kg、回爐料45kg和焦炭3kg在1000°C下預(yù)熱30min ;接著將預(yù)熱后的原料在1490°C下熔融以制得鐵水；然后將牌號為FeSi90All.5的硅鐵0.3kg、碳化硅0.14kg、氧化鈧0.8kg、硅鈣孕育劑1.5kg、硅鍶孕育劑
0.9kg加入