铁素体球墨铸铁及其制备方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及球墨铸铁领域，具体涉及一种铁素体球墨铸铁及其制备方法。
背景技术
[0002] 我国球墨铸铁生产起步很早，1950年就研制成功并投入生产，至今我国球墨铸铁年产量达230万吨，位于美国、日本之后，居世界第三位。适合我国国情的稀土镁球化剂的研制成功，铸态球墨铸铁以及奥氏体-
贝氏体球墨铸铁等各个领域的生产技术和研究工作均达到了很高的技术
水平。铁素体球墨铸铁指基体中铁素体含量大于80％、余为珠光体的球墨铸铁，具有良好的冲击塑性和韧性，但强度较低。其用于制造受
力较大而又承受震动和冲击的零件，大量用于
汽车、农机、
船舶、
冶金、化工等部
门、成为重要的铸铁材料。
[0003] 影响铁素体球墨铸铁塑性的主要因素为化学成分、
石墨球的大小及形状、残留的自由渗
碳体及夹杂物相、铁素体的晶粒度等。中国
专利CN 103060671 A公开了一种“铁素体球墨铸铁及其制备方法”，此发明通过选用优质的原材料，调整铁水中碳、
硅、锰的含量，铁水经脱
氧净化，预处理，球化孕育处理，获得高强度高韧性铁素体球墨铸铁，但是对于所述铁素体球墨铸件的强度及韧性还可以做进一步的提高。
发明内容
[0004] 本发明提供了一种铁素体球墨铸铁及其制备方法，所述铁素体球墨铸铁具有较高的强度及优异的韧性和冲击塑性，且制备方法简单高效。
[0005] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
[0006] 一种铁素体球墨铸铁，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的
质量百分比为：碳3.5％-3.8％，硅2.4％-2.7％，锰0.29％-0.35％，铈0.03％-0.04％，镁0.045％-0.06％，钇
0.08％-0.1％，钼0.01％-0.02％，铼0.02％-0.03％，磷≤0.04％，硫≤0.018％，余量为铁。
[0007] 优选地，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：碳3.6％，硅2.5％，锰0.32％，铈0.035％，镁0.05％，钇0.09％，钼0.015％，铼0.025％，磷≤0.04％，硫≤0.018％，余量为铁。
[0008] 铁素体球墨铸铁的制备方法，具体包括以下步骤：
[0009] (1)将低磷、低硫的优质
生铁与废
钢用中频感应电炉在1450-1480℃下进行
熔化，全部熔化后检测铁水中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行
脱硫处理；
[0010] (2)将碳化硅粉末与铁水总重量1.3％-1.5％的稀土镁
合金混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀
覆盖铁水总重量0.4％-0.6％的孕育剂，冲入铁水总量的四分之三，完成球化处理和第一次孕育处理后，冲入铁水总量的四分之一，将铁水总重量0.2％-0.4％的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件；
[0011] (3)将所述铸件加热至900-950℃，保温2-4h，以10-12℃/min的速度降温至550-600℃，再空冷至室温；将空冷后的铸件加热至700-750℃，保温3-5h，以2-4℃/min的速度降温至550-600℃，再空冷至室温，得所述铁素体球墨铸铁。
[0012] 优选地，所述生铁和废钢的重量比为8-9:2-3。
[0013] 优选地，所述步骤(2)中碳化硅的加入量为铁水总重量的0.35％-0.45％。
[0014] 优选地，所述稀土镁合金的粒度为0.5-1.5mm。
[0015] 优选地，所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为：硅40％-50％、
钙2％-2.5％、钡0.4％-0.7％、锰2％-3％，钼0.1％-0.2％，铼0.3-0.5％，余量为铁。
[0016] 本发明的有益效果为：本发明将碳化硅和球化剂充分混合后使用，两者协同作用，可显著增加石墨球数和铁素体含量，对提高球化率、减少枝晶、降低缩松生成倾向有很好的效果。在孕育剂中加入钼及铼，可以提高球墨铸铁的强度及塑性，加入适量的铋可以增加球墨的数量及球化率，本发明中的孕育剂在加入量少的情况下也有很好的孕育效果。本发明在
热处理过程中，合理设置加热
温度、保温时间、冷却速率及方式，使铁素体球墨铸件的强度和韧性有了很大的提高。本发明中的铁素体球墨铸铁球化率高，具有较高的强度及优异的韧性和冲击塑性，制备方法简单高效。
具体实施方式
[0017] 下面结合具体
实施例进一步说明本发明的技术解决方案，实施例不能理解为是对技术解决方案的限制。
[0018] 实施例1：
[0019] 一种铁素体球墨铸铁，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：碳3.6％，硅2.5％，锰0.32％，铈0.035％，镁0.05％，钇0.09％，钼0.015％，铼0.025％，磷≤
0.04％，硫≤0.018％，余量为铁。
[0020] 铁素体球墨铸铁的制备方法，具体包括以下步骤：
[0021] (1)将低磷、低硫的优质生铁与废钢用中频感应电炉在1450℃下进行熔化，全部熔化后检测铁水中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫处理；
[0022] (2)将铁水总重量0.45％的碳化硅粉末与铁水总重量1.3％的稀土镁合金(粒度为1.5mm)混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖铁水总重量0.4％的孕育剂，冲入铁水总量的四分之三，完成球化处理和第一次孕育处理后，冲入铁水总量的四分之一，将铁水总重量0.4％的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件；
[0023] (3)将所述铸件加热至900℃，保温4h，以10℃/min的速度降温至600℃，再空冷至室温；将空冷后的铸件加热至700℃，保温5h，以2℃/min的速度降温至600℃，再空冷至室温，得所述铁素体球墨铸铁。
[0024] 所述生铁和废钢的重量比为8:3。
[0025] 所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为：硅50％、钙2％、钡0.7％、锰2％，钼0.2％，铼0.3％，余量为铁。
[0026] 实施例2：
[0027] 一种铁素体球墨铸铁，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：碳3.8％，硅2.4％，锰0.35％，铈0.03％，镁0.045％，钇0.08％，钼0.02％，铼0.02％，磷≤
0.04％，硫≤0.018％，余量为铁。
[0028] 铁素体球墨铸铁的制备方法，具体包括以下步骤：
[0029] (1)将低磷、低硫的优质生铁与废钢用中频感应电炉在1480℃下进行熔化，全部熔化后检测铁水中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫处理；
[0030] (2)将铁水总重量0.35％的碳化硅粉末与铁水总重量1.5％的稀土镁合金(粒度为0.5mm)混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖铁水总重量0.6％的孕育剂，冲入铁水总量的四分之三，完成球化处理和第一次孕育处理后，冲入铁水总量的四分之一，将铁水总重量0.2％的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件；
[0031] (3)将所述铸件加热至950℃，保温2h，以12℃/min的速度降温至550℃，再空冷至室温；将空冷后的铸件加热至750℃，保温3h，以4℃/min的速度降温至550℃，再空冷至室温，得所述铁素体球墨铸铁。
[0032] 所述生铁和废钢的重量比为9:2。
[0033] 所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为：硅40％、钙2.5％、钡0.4％、锰3％，钼0.1％，铼0.5％，余量为铁。
[0034] 实施例3：
[0035] 一种铁素体球墨铸铁，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：碳3.5％，硅2.7％，锰0.29％，铈0.04％，镁0.045％，钇0.1％，钼0.01％，铼0.03％，磷≤
0.04％，硫≤0.018％，余量为铁。
[0036] 铁素体球墨铸铁的制备方法，具体包括以下步骤：
[0037] (1)将低磷、低硫的优质生铁与废钢用中频感应电炉在1460℃下进行熔化，全部熔化后检测铁水中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫处理；
[0038] (2)将铁水总重量0.4％的碳化硅粉末与铁水总重量1.4％的稀土镁合金(粒度为1mm)混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖铁水总重量0.5％的孕育剂，冲入铁水总量的四分之三，完成球化处理和第一次孕育处理后，冲入铁水总量的四分之一，将铁水总重量0.3％的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件；
[0039] (3)将所述铸件加热至950℃，保温3h，以12℃/min的速度降温至580℃，再空冷至室温；将空冷后的铸件加热至750℃，保温3h，以3℃/min的速度降温至580℃，再空冷至室温，得所述铁素体球墨铸铁。
[0040] 所述生铁和废钢的重量比为9:3。
[0041] 所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为：硅45％、钙2％、钡0.6％、锰2.5％，钼0.15％，铼0.4％，余量为铁。
[0042] 实施例4：
[0043] 一种铁素体球墨铸铁，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：碳3.8％，硅2.7％，锰0.29％，铈0.03％，镁0.06％，钇0.08％，钼0.02％，铼0.02％，磷≤
0.04％，硫≤0.018％，余量为铁。
[0044] 铁素体球墨铸铁的制备方法，具体包括以下步骤：
[0045] (1)将低磷、低硫的优质生铁与废钢用中频感应电炉在1480℃下进行熔化，全部熔化后检测铁水中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫处理；
[0046] (2)将铁水总重量0.35％的碳化硅粉末与铁水总重量1.5％的稀土镁合金(粒度为0.5mm)混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖铁水总重量0.6％的孕育剂，冲入铁水总量的四分之三，完成球化处理和第一次孕育处理后，冲入铁水总量的四分之一，将铁水总重量0.4％的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件；
[0047] (3)将所述铸件加热至900℃，保温4h，以11℃/min的速度降温至600℃，再空冷至室温；将空冷后的铸件加热至700℃，保温5h，以3℃/min的速度降温至600℃，再空冷至室温，得所述铁素体球墨铸铁。
[0048] 所述生铁和废钢的重量比为8:2。
[0049] 所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为：硅50％、钙2.5％、钡0.4％、锰2％，钼0.2％，铼0.5％，余量为铁。
[0050] 实施例5：
[0051] 一种铁素体球墨铸铁，所述铁素体球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：碳3.7％，硅2.5％，锰0.33％，铈0.03％，镁0.055％，钇0.1％，钼0.01％，铼0.025％，磷≤
0.04％，硫≤0.018％，余量为铁。
[0052] 铁素体球墨铸铁的制备方法，具体包括以下步骤：
[0053] (1)将低磷、低硫的优质生铁与废钢用中频感应电炉在1450℃下进行熔化，全部熔化后检测铁水中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫处理；
[0054] (2)将铁水总重量0.35％的碳化硅粉末与铁水总重量1.3％的稀土镁合金(粒度为1.5mm)混合均匀后倒入球化包内，紧实，上面均匀覆盖铁水总重量0.4％的孕育剂，冲入铁水总量的四分之三，完成球化处理和第一次孕育处理后，冲入铁水总量的四分之一，将铁水总重量0.2％的孕育剂随流冲入，完成第二次孕育处理，浇注，得铸件；
[0055] (3)将所述铸件加热至950℃，保温2h，以12℃/min的速度降温至550℃，再空冷至室温；将空冷后的铸件加热至750℃，保温4h，以2.5℃/min的速度降温至560℃，再空冷至室温，得所述铁素体球墨铸铁。
[0056] 所述生铁和废钢的重量比为8:3。
[0057] 所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为：硅40％、钙2％、钡0.7％、锰3％，钼0.1％，铼0.3％，余量为铁。
[0058] 性能测试：对由实施例1-5所制得的铁素体球墨铸铁进行性能测试，测试结果如表1所示：
[0059] 表1铁素体球墨铸铁的性能测试结果
