一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵,其特征在于,所述奧氏體球墨鑄鐵包括以下重量百分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分:碳2.35~2.7%,硅1.75~2.0%,錳0.7~0.9%,磷小于等于0.05%,鎳18~19.5%,鉻1.75~1.9%,鎂0.05~0.065%,余量為鐵,其生產(chǎn)工藝包括以下步驟:配料準(zhǔn)備、中頻爐熔煉、取樣分析、出水球化、孕育處理、固溶強(qiáng)化、時(shí)效處理。本發(fā)明通過(guò)合理的生產(chǎn)工藝,能夠獲得合格力學(xué)性能的鑄件并適于長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn),通過(guò)固溶強(qiáng)化與時(shí)效處理的熱處理方式,強(qiáng)化了基體組織,并增加其韌性,細(xì)化晶粒、消除偏析、降低了內(nèi)應(yīng)力,使組織和性能更加均勻,滿(mǎn)足耐蝕,特別是耐海水腐蝕要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵及其生產(chǎn)工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于球墨鑄鐵領(lǐng)域,尤其涉及一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵及其生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002 ]奧氏體球墨鑄鐵是現(xiàn)今使用廣泛的一種合金材料,它具有良好的腐蝕性、耐熱性、 低溫強(qiáng)度和機(jī)械性能,廣泛使用于家庭用品,汽車(chē)配件,醫(yī)療器具,建材,化工、食品工業(yè),農(nóng) 業(yè)、船舶部件等。
[0003] 現(xiàn)有高鎳奧氏體球墨鑄鐵存在的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,化學(xué)成分范圍太寬,也無(wú)穩(wěn)定生產(chǎn) 該材質(zhì)的金相組織,不適用于長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn),化學(xué)成分中含有大量的促進(jìn)碳化物元素,如 鉻、錳等,鐵水白口傾向很大,鐵水流動(dòng)性差,縮性大,如果工藝處理不當(dāng),極易獲得脆性大、 碳化物超過(guò)30%的組織,球化等級(jí)不合格的鑄件。因此,需要尋找一種可靠的能穩(wěn)定獲得合 格力學(xué)性能鑄件的方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問(wèn)題,提供一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵 及其生產(chǎn)工藝,能夠獲得合格力學(xué)性能的鑄件并適于長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的,達(dá)到上述技術(shù)效果,本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006] -種高鎳奧氏體球墨鑄鐵,所述奧氏體球墨鑄鐵包括以下重量百分?jǐn)?shù)的化學(xué)成 分:碳2.35~2.7%,硅1.75~2.0%,錳0.7~0.9%,磷小于等于0.05%,鎳18~19.5%,鉻 1.75~1.9%,鎂0.05~0.065%,余量為鐵。
[0007] 本發(fā)明還提供一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝,所述生產(chǎn)工藝包括以下步驟:
[0008] (1)配料準(zhǔn)備:按照以下重量份數(shù)比的組分準(zhǔn)備配料:生鐵150份、廢鋼320份、增碳 劑11.5份、鎳板120份、微碳鉻鐵19.5份、錳鐵8.5份、硅鐵10份;
[0009] (2)中頻爐熔煉:首先將生鐵、廢鋼裝入爐內(nèi),增碳劑加入到電爐中下部,待生鐵、 廢鋼熔化后再加入鎳板、微碳鉻鐵、錳鐵、硅鐵,其中鎳板在熔煉后期加入,錳鐵、硅鐵在原 鐵水分析后出水前最后加入;
[0010] (3)取樣分析:鐵水熔清后,溫度達(dá)1460°C以上進(jìn)行取樣分析,按照鐵水化學(xué)成分 要求進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整合格后,升溫至1510°C,并在爐內(nèi)加入硅、錳進(jìn)行脫氧;
[0011] 其中,鐵水化學(xué)成分為:碳2.55~2.80 %,硅小于等于0.4 %,錳小于等于0.05 %, 憐小于等于0.05%,銀18~19%,絡(luò)1.8~1.9%,硫小于等于0.02%,余量為鐵;
[0012] (4)出水球化:當(dāng)溫度達(dá)到1540~1550°C時(shí),進(jìn)行出爐球化,球化劑采用鎳鎂合金, 加入量為0.75 %;
[0013] (5)孕育處理:采用三次孕育處理的方式,在澆注時(shí)采用采用硅鍶孕育劑進(jìn)行隨流 孕育,其中隨流孕育加入量為0.15%,粒度為0.8~1mm;
[0014] (6)固溶強(qiáng)化:對(duì)于孕育處理后的高鎳合金化的奧氏體球墨鑄鐵在900°C以上采用 油淬來(lái)進(jìn)行強(qiáng)化處理,升溫梯度小于等于150°C/小時(shí),在溫度達(dá)到950°C后保溫4小時(shí),然后 進(jìn)行油冷;
[0015] (7)時(shí)效處理:將固溶強(qiáng)化后的奧氏體球墨鑄鐵進(jìn)行加熱,升溫梯度小于等于150 °C/小時(shí),在溫度達(dá)到635°C后保溫2小時(shí),并隨爐冷卻至200°C,然后進(jìn)行空冷。
[0016] 進(jìn)一步地,所述配料準(zhǔn)備步驟中廢鋼采用純凈的沖壓邊角料,生鐵采用南非高純 生鐵,且所有配料均無(wú)油污、無(wú)銹蝕,并保持干燥及清潔狀態(tài),使得鐵液內(nèi)含有微量的反球 化元素如鉛、砷等,而又無(wú)稀土元素中和時(shí),避免出現(xiàn)破碎狀石墨。
[0017] 進(jìn)一步地,所述中頻爐熔煉步驟中添加覆蓋劑進(jìn)行覆蓋熔煉,配合加快熔煉速度, 使得熔煉過(guò)程中減少鐵液吸氣,并防止?fàn)t料搭橋。
[0018] 進(jìn)一步地,所述出水球化步驟中球化劑不含稀土,防止鐵液中殘留的稀土元素使 石墨成為塊狀。
[0019] 進(jìn)一步地,所述出水球化步驟中鎳鎂合金由15~16 %的鎂和80~85 %的鎳組成, 鎳鎂合金的粒度為10~25目,提高球化效果。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是:
[0021] 本發(fā)明通過(guò)合理的生產(chǎn)工藝,能夠獲得合格力學(xué)性能的鑄件并適于長(zhǎng)期穩(wěn)定生 產(chǎn),通過(guò)固溶強(qiáng)化與時(shí)效處理的熱處理方式,強(qiáng)化了基體組織,并增加其韌性,細(xì)化晶粒、消 除偏析、降低了內(nèi)應(yīng)力,使組織和性能更加均勻,并使得奧氏體球墨鑄鐵的機(jī)械性能、基體 組織滿(mǎn)足拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度的要求。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為了加深對(duì)本發(fā)明的理解,下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述,該實(shí)施例 僅用于解釋本發(fā)明,并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0023] 實(shí)施例1:
[0024] -種高鎳奧氏體球墨鑄鐵,所述奧氏體球墨鑄鐵包括以下重量百分?jǐn)?shù)的化學(xué)成 分:碳2.35%,硅 1.75%,錳 0.7%,磷0.05%,鎳 18%,鉻 1.75%,鎂 0.05%,余量為鐵。
[0025] 一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)工藝包括以下步驟:
[0026] (1)配料準(zhǔn)備:按照以下重量份數(shù)比的組分準(zhǔn)備配料:生鐵150份、廢鋼320份、增碳 劑11.5份、鎳板120份、微碳鉻鐵19.5份、錳鐵8.5份、硅鐵10份;
[0027] (2)中頻爐熔煉:首先將生鐵、廢鋼裝入爐內(nèi),增碳劑加入到電爐中下部,待生鐵、 廢鋼熔化后再加入鎳板、微碳鉻鐵、錳鐵、硅鐵,其中鎳板在熔煉后期加入,錳鐵、硅鐵在原 鐵水分析后出水前最后加入;
[0028] (3)取樣分析:鐵水熔清后,溫度達(dá)1460°C以上進(jìn)行取樣分析,按照鐵水化學(xué)成分 要求進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整合格后,升溫至1510°C,并在爐內(nèi)加入硅、錳進(jìn)行脫氧;
[0029] 其中,鐵水化學(xué)成分為:碳2.55%,硅0.4%,錳0.05%,磷0.05%,鎳18%,鉻 1.8%,硫0.02%,余量為鐵;
[0030] (4)出水球化:當(dāng)溫度達(dá)到1540 °C時(shí),進(jìn)行出爐球化,球化劑采用鎳鎂合金,加入量 為 0.75%;
[0031] (5)孕育處理:采用三次孕育處理的方式,在澆注時(shí)采用采用硅鍶孕育劑進(jìn)行隨流 孕育,其中隨流孕育加入量為0.15%,粒度為0.8mm;
[0032] (6)固溶強(qiáng)化:對(duì)于孕育處理后的高鎳合金化的奧氏體球墨鑄鐵在900°C以上采用 油淬來(lái)進(jìn)行強(qiáng)化處理,升溫梯度小于等于150°C/小時(shí),在溫度達(dá)到950°C后保溫4小時(shí),然后 進(jìn)行油冷;
[0033] (7)時(shí)效處理:將固溶強(qiáng)化后的奧氏體球墨鑄鐵進(jìn)行加熱,升溫梯度小于等于150 °C/小時(shí),在溫度達(dá)到635°C后保溫2小時(shí),并隨爐冷卻至200°C,然后進(jìn)行空冷。
[0034] 其中,配料準(zhǔn)備步驟中廢鋼采用純凈的沖壓邊角料,生鐵采用南非高純生鐵,且所 有配料均無(wú)油污、無(wú)銹蝕,并保持干燥及清潔狀態(tài),使得鐵液內(nèi)含有微量的反球化元素如 鉛、砷等,而又無(wú)稀土元素中和時(shí),避免出現(xiàn)破碎狀石墨,中頻爐熔煉步驟中添加覆蓋劑進(jìn) 行覆蓋熔煉,配合加快熔煉速度,使得熔煉過(guò)程中減少鐵液吸氣,并防止?fàn)t料搭橋,出水球 化步驟中球化劑不含稀土,防止鐵液中殘留的稀土元素使石墨成為塊狀,出水球化步驟中 鎳鎂合金由15 %的鎂和85 %的鎳組成,鎳鎂合金的粒度為10目,提高球化效果。
[0035] 本實(shí)施例得到的奧氏體球墨鑄鐵機(jī)械性能及基體組織如下表所示:
[0036]
[0037] 實(shí)施例2:
[0038] -種高鎳奧氏體球墨鑄鐵,所述奧氏體球墨鑄鐵包括以下重量百分?jǐn)?shù)的化學(xué)成 分:碳2.7%,硅2.0%,錳 0.9%,磷0.04%,鎳 19.5%,鉻 1.9%,鎂0.065%,余量為鐵。
[0039] -種高鎳奧氏體球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)工藝包括以下步驟:
[0040] (1)配料準(zhǔn)備:按照以下重量份數(shù)比的組分準(zhǔn)備配料:生鐵150份、廢鋼320份、增碳 劑11.5份、鎳板120份、微碳鉻鐵19.5份、錳鐵8.5份、硅鐵10份;
[0041] (2)中頻爐熔煉:首先將生鐵、廢鋼裝入爐內(nèi),增碳劑加入到電爐中下部,待生鐵、 廢鋼熔化后再加入鎳板、微碳鉻鐵、錳鐵、硅鐵,其中鎳板在熔煉后期加入,錳鐵、硅鐵在原 鐵水分析后出水前最后加入;
[0042] (3)取樣分析:鐵水熔清后,溫度達(dá)1460°C以上進(jìn)行取樣分析,按照鐵水化學(xué)成分 要求進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整合格后,升溫至1510°C,并在爐內(nèi)加入硅、錳進(jìn)行脫氧;
[0043] 其中,鐵水化學(xué)成分為:碳2.80%,硅0.3%,錳0.04%,磷0.04%,鎳19%,鉻 1.9%,硫0.01%,余量為鐵;
[0044] (4)出水球化:當(dāng)溫度達(dá)到1550 °C時(shí),進(jìn)行出爐球化,球化劑采用鎳鎂合金,加入量 為 0.75%;
[0045] (5)孕育處理:采用三次孕育處理的方式,在澆注時(shí)采用采用硅鍶孕育劑進(jìn)行隨流 孕育,其中隨流孕育加入量為0.15%,粒度為1mm;
[0046] (6)固溶強(qiáng)化:對(duì)于孕育處理后的高鎳合金化的奧氏體球墨鑄鐵在900°C以上采用 油淬來(lái)進(jìn)行強(qiáng)化處理,升溫梯度小于等于150°C/小時(shí),在溫度達(dá)到950°C后保溫4小時(shí),然后 進(jìn)行油冷;
[0047] (7)時(shí)效處理:將固溶強(qiáng)化后的奧氏體球墨鑄鐵進(jìn)行加熱,升溫梯度小于等于150 °C/小時(shí),在溫度達(dá)到635°C后保溫2小時(shí),并隨爐冷卻至200°C,然后進(jìn)行空冷。
[0048] 其中,配料準(zhǔn)備步驟中廢鋼采用純凈的沖壓邊角料,生鐵采用南非高純生鐵,且所 有配料均無(wú)油污、無(wú)銹蝕,并保持干燥及清潔狀態(tài),使得鐵液內(nèi)含有微量的反球化元素如 鉛、砷等,而又無(wú)稀土元素中和時(shí),避免出現(xiàn)破碎狀石墨,中頻爐熔煉步驟中添加覆蓋劑進(jìn) 行覆蓋熔煉,配合加快熔煉速度,使得熔煉過(guò)程中減少鐵液吸氣,并防止?fàn)t料搭橋,出水球 化步驟中球化劑不含稀土,防止鐵液中殘留的稀土元素使石墨成為塊狀,出水球化步驟中 鎳鎂合金由16%的鎂和84%的鎳組成,鎳鎂合金的粒度為25目,提高球化效果。
[0049] 本實(shí)施例得到的奧氏體球墨鑄鐵機(jī)械性能及基體組織如下表所示:
[0050]
[0051 ] 實(shí)施例3:
[0052] 一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵,所述奧氏體球墨鑄鐵包括以下重量百分?jǐn)?shù)的化學(xué)成 分:碳2.45%,硅 1.5%,錳 0.8%,磷0.03%,鎳 18.5%,鉻 1.85%,鎂 0.06%,余量為鐵。 [0053] 一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)工藝包括以下步驟:
[0054] (1)配料準(zhǔn)備:按照以下重量份數(shù)比的組分準(zhǔn)備配料:生鐵150份、廢鋼320份、增碳 劑11.5份、鎳板120份、微碳鉻鐵19.5份、錳鐵8.5份、硅鐵10份;
[0055] (2)中頻爐熔煉:首先將生鐵、廢鋼裝入爐內(nèi),增碳劑加入到電爐中下部,待生鐵、 廢鋼熔化后再加入鎳板、微碳鉻鐵、錳鐵、硅鐵,其中鎳板在熔煉后期加入,錳鐵、硅鐵在原 鐵水分析后出水前最后加入;
[0056] (3)取樣分析:鐵水熔清后,溫度達(dá)1460°C以上進(jìn)行取樣分析,按照鐵水化學(xué)成分 要求進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整合格后,升溫至1510°C,并在爐內(nèi)加入硅、錳進(jìn)行脫氧;
[0057] 其中,鐵水化學(xué)成分為:碳2.65%,硅0.2%,錳0.03%,磷0.03%,鎳18.5%,鉻 1.85%,硫0.01%,余量為鐵;
[0058] (4)出水球化:當(dāng)溫度達(dá)到1545 °C時(shí),進(jìn)行出爐球化,球化劑采用鎳鎂合金,加入量 為 0.75%;
[0059] (5)孕育處理:采用三次孕育處理的方式,在澆注時(shí)采用采用硅鍶孕育劑進(jìn)行隨流 孕育,其中隨流孕育加入量為0.15%,粒度為0.9mm;
[0060] (6)固溶強(qiáng)化:對(duì)于孕育處理后的高鎳合金化的奧氏體球墨鑄鐵在900°C以上采用 油淬來(lái)進(jìn)行強(qiáng)化處理,升溫梯度小于等于150°C/小時(shí),在溫度達(dá)到950°C后保溫4小時(shí),然后 進(jìn)行油冷;
[0061] (7)時(shí)效處理:將固溶強(qiáng)化后的奧氏體球墨鑄鐵進(jìn)行加熱,升溫梯度小于等于150 °C/小時(shí),在溫度達(dá)到635°C后保溫2小時(shí),并隨爐冷卻至200°C,然后進(jìn)行空冷。
[0062] 其中,配料準(zhǔn)備步驟中廢鋼采用純凈的沖壓邊角料,生鐵采用南非高純生鐵,且所 有配料均無(wú)油污、無(wú)銹蝕,并保持干燥及清潔狀態(tài),使得鐵液內(nèi)含有微量的反球化元素如 鉛、砷等,而又無(wú)稀土元素中和時(shí),避免出現(xiàn)破碎狀石墨,中頻爐熔煉步驟中添加覆蓋劑進(jìn) 行覆蓋熔煉,配合加快熔煉速度,使得熔煉過(guò)程中減少鐵液吸氣,并防止?fàn)t料搭橋,出水球 化步驟中球化劑不含稀土,防止鐵液中殘留的稀土元素使石墨成為塊狀,出水球化步驟中 鎳鎂合金由15.5 %的鎂和84.5 %的鎳組成,鎳鎂合金的粒度為20目,提高球化效果。
[0063] 本實(shí)施例得到的奧氏體球墨鑄鐵機(jī)械性能及基體組織如下表所示:
[0064]
[0065]本發(fā)明通過(guò)合理的生產(chǎn)工藝,能夠獲得合格力學(xué)性能的鑄件并適于長(zhǎng)期穩(wěn)定生 產(chǎn),通過(guò)固溶強(qiáng)化與時(shí)效處理的熱處理方式,強(qiáng)化了基體組織,并增加其韌性,細(xì)化晶粒、消 除偏析、降低了內(nèi)應(yīng)力,使組織和性能更加均勻,并使得奧氏體球墨鑄鐵的機(jī)械性能、基體 組織滿(mǎn)足拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度的要求。
[0066]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解,本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制,上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本 發(fā)明的原理,在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下,本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn),這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵,其特征在于,所述奧氏體球墨鑄鐵包括以下重量百分?jǐn)?shù) 的化學(xué)成分:碳2.35~2.7%,硅1.75~2.0%,錳O .7~0.9%,磷小于等于0.05%,鎳18~ 19.5%,鉻 1.75~1.9%,鎂0.05~0.065%,余量為鐵。2. -種如權(quán)利要求1所述的高鎳奧氏體球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝,其特征在于,所述生產(chǎn)工藝 包括以下步驟: (1) 配料準(zhǔn)備:按照以下重量份數(shù)比的組分準(zhǔn)備配料:生鐵150份、廢鋼320份、增碳劑 11.5份、鎳板120份、微碳鉻鐵19.5份、錳鐵8.5份、硅鐵10份; (2) 中頻爐熔煉:首先將生鐵、廢鋼裝入爐內(nèi),增碳劑加入到電爐中下部,待生鐵、廢鋼 恪化后再加入銀板、微碳絡(luò)鐵、猛鐵、娃鐵,其中銀板在恪煉后期加入,猛鐵、娃鐵在原鐵水 分析后出水前最后加入; (3) 取樣分析:鐵水熔清后,溫度達(dá)1460°C以上進(jìn)行取樣分析,按照鐵水化學(xué)成分要求 進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整合格后,升溫至1510°C,并在爐內(nèi)加入硅、錳進(jìn)行脫氧; 其中,鐵水化學(xué)成分為:碳2.55~2.80 %,硅小于等于0.4 %,錳小于等于0.05 %,磷小 于等于0.05%,鎳18~19%,鉻1.8~1.9%,硫小于等于0.02%,余量為鐵; (4) 出水球化:當(dāng)溫度達(dá)到1540~1550 °C時(shí),進(jìn)行出爐球化,球化劑采用鎳鎂合金,加入 量為0.75%; (5) 孕育處理:采用三次孕育處理的方式,在澆注時(shí)采用采用硅鍶孕育劑進(jìn)行隨流孕 育,其中隨流孕育加入量為0.15%,粒度為0.8~Imm; (6) 固溶強(qiáng)化:對(duì)于孕育處理后的高鎳合金化的奧氏體球墨鑄鐵在900°C以上采用油淬 來(lái)進(jìn)行強(qiáng)化處理,升溫梯度小于等于150°C/小時(shí),在溫度達(dá)到950°C后保溫4小時(shí),然后進(jìn)行 油冷; (7) 時(shí)效處理:將固溶強(qiáng)化后的奧氏體球墨鑄鐵進(jìn)行加熱,升溫梯度小于等于150°C/小 時(shí),在溫度達(dá)到635°C后保溫2小時(shí),并隨爐冷卻至200°C,然后進(jìn)行空冷。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵,其特征在于,所述配料準(zhǔn)備步驟中 廢鋼采用純凈的沖壓邊角料,生鐵采用南非高純生鐵,且所有配料均無(wú)油污、無(wú)銹蝕,并保 持干燥及清潔狀態(tài)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵,其特征在于,所述中頻爐熔煉步驟 中添加覆蓋劑進(jìn)行覆蓋熔煉。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵,其特征在于,所述出水球化步驟中 球化劑不含稀土。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵,其特征在于,所述出水球化步驟中 鎳鎂合金由15~16%的鎂和80~85%的鎳組成,鎳鎂合金的粒度為10~25目。
【文檔編號(hào)】C21C1/10GK105950959SQ201610567296
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年7月18日
【發(fā)明人】薛繼長(zhǎng), 汪國(guó)林
【申請(qǐng)人】安徽德寶壓縮機(jī)有限公司