一種鑄鐵件材質(zhì)及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鑄鐵件材質(zhì)及其生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]球墨鑄鐵通過球化和孕育處理、石墨形態(tài)呈球狀的鑄鐵，其有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強(qiáng)度，按照形態(tài)不同，球墨鑄鐵中的包含:一、鐵素體具有體心立方晶格，是碳溶于α-Fe中的間隙固溶體稱為鐵素體，即α-Fe和以它為基礎(chǔ)的固溶體，以符號(hào)F表示；二、珠光體，是奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的共析體。其形態(tài)為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復(fù)相物，也稱片裝珠光體。用符號(hào)P表示，含碳量為《c = 0.77%。其力學(xué)性能介于鐵素體與滲碳體之間，決定于珠光體片層間距，即一層鐵素體與一層滲碳體厚度和的平均值；三、滲碳體，鐵與碳形成的金屬化合物，其化學(xué)式為Fe3C，滲碳體的含碳量為coc = 6.69%，熔點(diǎn)為1227°C。其晶格為復(fù)雜的正交晶格，硬度很高HBW = 800，塑性、韌性幾乎為零，脆性很大。在鐵碳合金中有不同形態(tài)的滲碳體，其數(shù)量、形態(tài)與分布對(duì)鐵碳合金的性能有直接影響，現(xiàn)在的球墨鑄鐵是按照Fe-C-Si三元合金系統(tǒng)相圖穩(wěn)定凝固時(shí)，約2-3%的w(Si)促進(jìn)盡石墨的析出，球鐵的金相組織表現(xiàn)有鐵素體和珠光體兩種基本類型，同時(shí)球鐵的力學(xué)性能表現(xiàn)為1、全鐵素體以至于材料低強(qiáng)度和高延伸率；抗拉強(qiáng)度180— 280MPa ;延伸率30-50% ;硬度50— 80HB ;2、鐵素體和珠光體的中間態(tài)，以至于有適宜的強(qiáng)度和延伸率；3、全珠光體以至于高強(qiáng)度和低的延伸率，珠光體的性能表現(xiàn)為:抗拉強(qiáng)度770MPa ;硬度210HB以上，延伸率=20%-35%，而現(xiàn)在的工藝技術(shù)要獲得約700Mpa的機(jī)械強(qiáng)度需要金相獲得較高比例的珠光體含量甚至是全珠光體，但延伸率大大下降，同時(shí)硬度增加，給后續(xù)機(jī)械加工帶來困難和成本上升，而且再進(jìn)行澆注時(shí)也會(huì)由于偏析的原因造成鑄件硬度分布不均勻，使得鑄件在后期加工的過程中帶來很大的麻煩，但由于鑄件設(shè)計(jì)時(shí)往往對(duì)強(qiáng)度與硬度均提出了要求，因此不能降低材料的特性來使其便于加工，而現(xiàn)今尚無即便于加工又便于成產(chǎn)且成本低廉的鑄鐵材質(zhì)，在CN 104419862 A中公開了一種鐵素體球墨鑄鐵及其生產(chǎn)方法，屬于金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域。該鑄鐵具有特性:抗拉強(qiáng)度600MPa-700MPa，延伸率15%_20%，硬度150HB-210HB。其生產(chǎn)方法包括配料、熔煉、孕育、固溶強(qiáng)化等。其雖然獲得了較易的加工的性能，但工藝復(fù)雜，且其CE為4.7-5.3%過高，易造成石墨漂浮嚴(yán)重影響了澆注產(chǎn)品的質(zhì)量，在CN 103866176 A中公開了的高強(qiáng)度鐵素體球墨鑄鐵，各組分的重量百分比為(wt%):碳:3.64-3.78 ;石圭:2.61-2.68 ;錳:小于 0.25 ;硫:小于 0.018 ;磷:小于 0.04 ;鎂:0.03-0.05 ；稀土:0.03-0.05% ;其它不可避免的雜質(zhì):小于0.1 ;余量為鐵；該發(fā)明成本過高，在性能相同的情況下增大了產(chǎn)品的成本，因此需要一種不僅成本低性能可靠而且工藝簡單的鑄件材質(zhì)制備工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鑄鐵件材質(zhì)及其生產(chǎn)工藝，不僅工藝簡單、操作簡便且能夠最大限度的利用回爐料，降低鑄鐵件的制作成本。
[0004]為達(dá)到上述目的，所采用的技術(shù)方案是:
一種鑄鐵件材質(zhì)，包括質(zhì)量份數(shù)60-80份的回爐料、20-30份的廢鋼、10-30份的生鐵；所述鑄鐵件材質(zhì)的質(zhì)量成分包括:C:2.9-3.2%，Si:3.5-4.2%，Μη ( 0.15%，Ρ彡0.025%，S彡0.015%，Ti ( 0.025%，其它雜質(zhì)總含量彡0.02-0.05%，余量為Fe。
[0005]一種鑄鐵件材質(zhì)，包括質(zhì)量份數(shù)70-80份的回爐料、25-30份的廢鋼、20_30份的生鐵;所述鑄鐵件材質(zhì)的質(zhì)量成分包括:C:3-3.1%，Si:3.6-4.0%，Μη ( 0.15%，Ρ彡0.025%，S彡0.015%，Ti ( 0.025%，其它雜質(zhì)總含量彡0.02-0.05%，余量為Fe。
[0006]所述鑄鐵件材質(zhì)的成品鑄件中珠光體與鐵素體分別占5-9%與91-95%。
[0007]所述鑄鐵件材質(zhì)的成品鑄件中珠光體與鐵素體分別占5-6%與94-95%。
[0008]一種鑄鐵件材質(zhì)，包括質(zhì)量份數(shù)40-50份的回爐料、10-40份的廢鋼、35_70份的生鐵、1-3份的硼；所述鑄鐵件材質(zhì)的質(zhì)量成分包括:C:2.9-3.2%，Si:3.5-4.2%，B:0.01-0.015%，Μη 彡 0.15%，Ρ 彡 0.025%，S 彡 0.015%，Ti 彡 0.025%，其它雜質(zhì)總含量(0.02-0.05%，余量為 Fe。
[0009]一種鑄鐵件材質(zhì)，包括質(zhì)量份數(shù)45-50份的回爐料、10-20份的廢鋼、35_40份的生鐵、1-2份的硼；所述鑄鐵件材質(zhì)的質(zhì)量成分包括:C:2.9-3.0%，Si:3.5-3.7%，B:0.012-0.015%，Μη 彡 0.15%，Ρ ^ 0.025%，S ^ 0.015%，Ti 彡 0.025%，其它雜質(zhì)總含量(0.02-0.05%，余量為 Fe。
[0010]一種鑄鐵件材質(zhì)的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:
(a)爐料選配:采用高純生鐵、低Μη低Ρ低S廢鋼和回爐料為爐料；并按照生鐵、回爐料和廢鋼依次加入熔煉爐中。
[0011](b)熔煉:采用中頻感應(yīng)電爐熔煉得原鐵水，出爐溫度1540-1560°c ；
(c)選用的ZFCR-6做球化劑，加入量0.9-1.1%，選用75Si_Fe與Si_Ba做底硅孕育劑，加入量0.6-0.8%與0.2-0.4%，在出爐溫度下球化、孕育，得球化后的鐵水；
(d)澆注隨流孕育:選用鋇硅做孕育劑，加入量0.07-0.09% ;
(e)檢測(cè)強(qiáng)化:采用鋼水取樣器取出鐵水，并通過在線超聲波檢測(cè)儀檢測(cè)球化率在二級(jí)以上。
[0012](f)強(qiáng)化0.5-1.5小時(shí)后開箱。
[0013]所述(a)中依次加入生鐵、回爐料、廢鋼和硼。
[0014]所述(c)中將球化劑和底硅孕育劑設(shè)置在高純生鐵盒中。
[0015]本發(fā)明采用高純生鐵、廢鋼和回爐料為原料，更好的控制了爐料中微量元素的總含量，微量元素含量總和的降低避免了凝固時(shí)的各種干擾，Μη含量的降低，Ti含量的大幅降低，且加工球化劑使得本發(fā)明中球化率達(dá)到二級(jí)以上，即90%以上，通過Si的充分固化，減少了珠光體的產(chǎn)生，使得鐵素體的含量達(dá)到93%左右，而且由于加入了硅的固化使得其強(qiáng)度達(dá)到580MPa-650MPa，延伸率達(dá)到21%_25%，表面硬度達(dá)到180-200HB，保證高的延伸率和低的表面硬度，使得鑄件不僅硬度分布均勻，而且便于加工。
[0016]另外，本發(fā)明中的C含量2.9-3.2%和硅3.5-4.2%且可不添加其他化學(xué)元素，不僅降低了石墨成核過程中微量元素的干擾，且降低了熔煉的成本；使得其中形成的C晶體成為連接鐵素體的橋梁，而形成少量的珠光體與形成的石墨晶體均勻分散在鐵素體周圍，增大了鐵素體之間的強(qiáng)度與硬度，而碳硅的結(jié)合使得原本石墨晶體鍵由碳-碳變?yōu)樘?硅或其混合體，使得晶體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，且由于對(duì)碳與硅含量的控制使得其不會(huì)由于硅含量過高導(dǎo)致石墨晶體過硬產(chǎn)生偏向滲碳體的特性，也不會(huì)由于碳當(dāng)量過高造成石墨漂浮的現(xiàn)象。
[0017]另外，本發(fā)明也可在其中加入微量的硼元素，用來調(diào)整鑄鐵中石墨晶體的結(jié)構(gòu)，使得B元素能夠均勻的分散在石墨晶體處，不僅能夠提高球墨鑄鐵的耐磨性，但卻使其便于加工，使其具備一個(gè)臨界狀態(tài)，克服了傳統(tǒng)鑄造技術(shù)中獲得鐵素體組織時(shí)強(qiáng)度、延伸率、表面硬度、耐磨性不能兼顧的傳統(tǒng)鑄造思想和方法，在獲得高延伸率的同時(shí)獲得了較高的強(qiáng)度和低表面硬度，是鑄造行業(yè)技術(shù)的一個(gè)突破，既能保證材料性能的高強(qiáng)度，又獲得了高的延伸率和低表面硬度，有利于材料的后加工和特殊部件材料的需求。
[0018]另外，采用的熔煉工藝選用中頻爐進(jìn)行熔煉，既保證了熔煉的效率又保證了熔煉的質(zhì)量，且出爐溫度控制在1540-1560°C，能夠保證在轉(zhuǎn)運(yùn)包中維持較高溫度，便于最后的澆注，選用ZFCR-6做球化劑，加入量0.9-1.1%，選用75S1-Fe與Si_Ba做底硅孕育劑，加入量0.6-0.8%與0.2-0.4%，將其放入高純生鐵盒中然后將其直接放入鐵水中，而由于生鐵盒的質(zhì)量較重使其沉入轉(zhuǎn)運(yùn)包底部，而隨著高純生鐵盒的熔化使得其中的球化劑與孕育劑與鐵水接觸，而由于生鐵盒熔化需要一個(gè)過程，因此提高了球化劑的吸收率，使得球墨鑄鐵的球化級(jí)別穩(wěn)定在