技术领域
[0001] 本
发明涉及
铸造合金技术领域,尤其涉及一种用于高寒地区的抗低温冲击球墨
铸铁及其生产方法。
背景技术
[0002] 球墨铸铁是经过孕育和球化处理得到的具有球状
石墨的铸铁材料,具有优良的
力学性能、加工性能、
耐磨性能、吸震性能及生产成本较低等优点,它的综合性能类似于
钢,正是因为其优异的性能,使其成功地用于铸造一些受力复杂,强度、韧性、耐磨性要求较高的零件如
汽车零配件、铸铁管件、
风电零部件、机床配件、
发动机曲轴等。但普通球墨铸铁的缺点是低温抗冲击性能差,因而在应用于低温承受动
载荷的
工件方面受到一定制约。因此,研制低温冲击性良好的球墨铸铁对于高寒地区的发展极为重要。
[0003] EN-GJS-400-18-LT是欧洲标准EN1563:1997下的低温球墨铸铁牌号,其低温抗冲击性良好。虽然国内GB/T1348—1988球墨铸铁标准中有QT400-18L牌号,在标准中也有-20℃
温度冲击韧性的相应参考值,但通常生产条件下,在常温力学性能完全满足QT400-18的要求情况下,QT400-18L的低温抗冲击性能却往往远低于EN-GJS-400-18-LT的低温抗冲击性能。
[0004] 而在德国DIN 1563(铸造-球墨铸铁)标准中,只描述了EN-GJS-400-18-LT(低温球墨铸铁牌号)抗低温球墨铸铁的机械性能和内部材质结构,对于如何达到这一性能却未做介绍,其仅仅指明了
硅元素和
碳元素的关系,实际操作中缺乏足够的实践意义。且现有文献中并无DIN 1563(铸造-球墨铸铁)标准中EN-GJS-400-18-LT牌号的化学元素配方。
发明内容
[0005] 本发明针对上述
现有技术的不足,提供了一种抗低温冲击球墨铸铁及其生产方法,其在DIN标准的大
框架中明确低硅高碳的方向下,确立了在标准铸造厂均可实现的金属材质配方,制得的球墨铸铁低温下抗冲击韧性高,完全满足高寒地区铸件使用要求。
[0006] 为解决现有技术中存在的问题,采用的具体技术方案是:
[0007] 一种抗低温冲击球墨铸铁及其生产方法,其所包括的化学组分及其重量份为:
[0008]
[0009] 优选的方案,所述
生铁为Q10生铁,所述生铁中所包含的化学成分及其重量份分别为:C>3.3;Si≤0.9;Mn≤0.15;S≤0.04;P≤0.05。
[0010] 进一步优选的方案,所述普通低
碳钢中所包含的化学成分及其重量份分别为:C<0.3;Si≤0.3;Mn≤0.3;S≤0.04;P≤0.05。
[0011] 更进一步优选的方案,所述球化剂的粒度为5~25mm,所述球化剂中所包含的化学成分及其重量份分别为:
[0012]
[0013] 所述长效孕育剂的粒度为3~8mm,所述长效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为:
[0014] Ca 1.4~2重量份
[0015] Al 1.0~1.6重量份
[0016] Si 63~68重量份。
[0017] 所述特效孕育剂的粒度为0.1~1mm,所述特效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为:
[0018]
[0019]
[0020] 本发明还提供了一种抗低温冲击球墨铸铁的生产方法,其包括以下步骤:
[0021] S1、熔炼:炉内加入40~75重量份的生铁和20~60重量份的废钢,
熔化到1400℃取样,做碳硫快速分析调正成份;熔炼温度≥1500℃时出铁,降温扒渣,并浇三
角试
块;
[0022] S2、球化孕育:加入1~3重量份的球化剂、0.2~1.5重量份粒度为3~8mm的长效孕育剂、0.1~1重量份粒度为0.1~1mm的特效孕育剂,使硅钡孕育量为0.8~1.1%;出铁,并扒除渣、保温、浇三角试片,出铁温度为1530~1500℃;
[0023] S3、浇注:
浇注温度1460~1370℃,
浇口杯必须盛铁
水不准停顿,连继浇注,出气棒开始冒铁水时,要慢慢浇直至浇满收包,冒口必须补铁水至冒口满出;
[0024] S4、铸件后处理:保温2小时原地下卡子>4小吋开箱,开箱铸件放置平整。
[0025] 通过采用上述方案,本发明的一种抗低温冲击球墨铸铁及其生产方法与现有技术相比,其技术效果在于:
[0026] 1、本发明明确了实际情况中生产符合DIN标准EN1563中的牌号EN-GJS-400-18-LT球墨铸铁的成分配方,实现了为高寒地区提供铸件类产品的需求。
[0027] 2、采用本发明在配方和方法制备的球墨铸铁,其低温抗冲击性能好。
[0028] 3、本发明在DIN标准的大框架中明确低硅高碳的方向下,确立了在标准铸造厂均可实现的金属材质配方,且其生产成本低廉,生产方法简单,目前已经通过英国ABB方确认合格,并进入批量供货阶段。
具体实施方式
[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实例,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0030] 本发明一种抗低温冲击球墨铸铁,采用了以下成分:
[0031] 一、Q10生铁成份(%)
[0032]C Si Mn S P 加入量%
>3.3 ≤0.9 ≤0.15 ≤0.04 ≤0.05 40--75
[0033] 二、废钢(普通低碳钢)成份(%)
[0034]C Si Mn S P 加入量%
<0.3 ≤0.3 ≤0.3 ≤0.04 ≤0.05 25--60
[0035] 三、球化剂成份(%)粒度5~25mm
[0036]Mg Ca RE Si Ba 加入量%
6-7 2-3 0.5-1.5 43-48 1-3 1.0-3.0
[0037] 四、长效孕育剂成份(%)粒度3~8mm
[0038] Ca Al Si 加入量%
1.4-2 1.0-1.6 63-68 0.2-1.5
[0039] 五、特效孕育剂成份(%)1#粒度0.1~1mm
[0040]Si Ca Al Bi RE 加入量%
60-78 0.8-1.5 0.4-1.9 0.7-1.1 1.0-2.3 0.1-1.0
[0042] 熔炼:炉内加入40重量份的生铁和25重量份的废钢,熔化到1400℃取样,做碳硫快速分析调正成份;熔炼温度≥1500℃时出铁,降温扒渣,并浇三角试块;其中,生产铁中各成分含量为(重量份):C:3.5;Si:0.9;Mn:0.15;S:0.04;P:0.05;废钢中所包含的各化学成分及其重量份分别为:C:0.28;Si:0.3;Mn:0.3;S:0.04;P:0.05。
[0043] 球化孕育:加入1重量份粒度为5mm的球化剂、0.2重量份粒度为3mm的长效孕育剂、0.1重量份粒度为0.1mm的特效孕育剂,使硅钡孕育量为0.8~1.1%(根据炉内碳当量而定);出铁,并扒除渣、保温、浇三角试片,白口宽度1.5~2.5mm。出铁温度为1530~1500℃;
其中,球化剂中所包含的化学成分及其重量份分别为:Mg:6重量份;Ca:2重量份;RE:0.5重量份;Si:43重量份;Ba:1重量份;长效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为:Ca:
1.4重量份;Al:1.0重量份;Si:63重量份。所述特效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为:Si:60重量份;Ca:0.8重量份;Al:0.4重量份;Bi:0.7重量份;RE:1.0重量份。
[0044] 浇注:准备吊包、烘干吊包,设备完好;浇注时,吊包口周围渣子去除干净,如有付浇口扛包必须热包;浇注温度1460~1370℃,浇口杯必须盛铁水不准停顿,连继浇注,出气棒开始冒铁水时,要慢慢浇直至浇满收包,冒口必须补铁水至冒口满出;
[0045] 铸件后处理:保温2小时原地下卡子>4小吋开箱,开箱铸件放置平整。
[0046] 实施例二
[0047] 熔炼:炉内加入75重量份的生铁和60重量份的废钢,熔化到1400℃取样,做碳硫快速分析调正成份;熔炼温度≥1500℃时出铁,降温扒渣,并浇三角试块;其中,生产铁中各成分含量为(重量份):C:5;Si:0.7;Mn:0.13;S:0.03;P:0.04;废钢中所包含的各化学成分及其重量份分别为:C:0.25;Si:0.2;Mn:0.2;S:0.03;P:0.04。
[0048] 球化孕育:加入3重量份粒度为25mm的球化剂、1.5重量份粒度为8mm的长效孕育剂、1重量份粒度为1mm的特效孕育剂,使硅钡孕育量为0.8~1.1%(根据炉内碳当量而定);出铁,并扒除渣、保温、浇三角试片,白口宽度1.5~2.5mm。出铁温度为1530~1500℃;其中,球化剂中所包含的化学成分及其重量份分别为:Mg:7重量份;Ca:3重量份;RE:1.5重量份;
Si:48重量份;Ba:3重量份;长效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为:Ca:2重量份;Al:1.6重量份;Si:68重量份。所述特效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为:
Si:78重量份;Ca:1.5重量份;Al:1.9重量份;Bi:1.1重量份;RE:2.3重量份。
[0049] 浇注:准备吊包、烘干吊包,设备完好;浇注时,吊包口周围渣子去除干净,如有付浇口扛包必须热包;浇注温度1460~1370℃,浇口杯必须盛铁水不准停顿,连继浇注,出气棒开始冒铁水时,要慢慢浇直至浇满收包,冒口必须补铁水至冒口满出;
[0050] 铸件后处理:保温2小时原地下卡子>4小吋开箱,开箱铸件放置平整。
[0051] 实施例三
[0052] 熔炼:炉内加入55重量份的生铁和45重量份的废钢,熔化到1400℃取样,做碳硫快速分析调正成份;熔炼温度≥1500℃时出铁,降温扒渣,并浇三角试块;其中,生产铁中各成分含量为(重量份):C:3.6;Si:0.6;Mn:0.12;S:0.02;P:0.03;废钢中所包含的各化学成分及其重量份分别为:C:0.25;Si:0.1;Mn:0.1;S:0.02;P:0.03。
[0053] 球化孕育:加入2重量份粒度为15mm的球化剂、1重量份粒度为5mm的长效孕育剂、0.5重量份粒度为0.5mm的特效孕育剂,使硅钡孕育量为0.8~1.1%(根据炉内碳当量而定);出铁,并扒除渣、保温、浇三角试片,白口宽度1.5~2.5mm。出铁温度为1530~1500℃;
其中,球化剂中所包含的化学成分及其重量份分别为:Mg:6.5重量份;Ca:2.5重量份;RE:
0.75重量份;Si:45重量份;Ba:2重量份;长效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为:Ca:1.7重量份;Al:1.3重量份;Si:65重量份。所述特效孕育剂中所包含的化学成分及其重量份分别为:Si:69重量份;Ca:1.1重量份;Al:1.1重量份;Bi:0.9重量份;RE:1.6重量份。
[0054] 浇注:准备吊包、烘干吊包,设备完好;浇注时,吊包口周围渣子去除干净,如有付浇口扛包必须热包;浇注温度1460~1370℃,浇口杯必须盛铁水不准停顿,连继浇注,出气棒开始冒铁水时,要慢慢浇直至浇满收包,冒口必须补铁水至冒口满出;
[0055] 铸件后处理:保温2小时原地下卡子>4小吋开箱,开箱铸件放置平整。
[0056] 经过上述实施例,生产出的试棒的化学成分如下表所示:
[0057]C Si Mn P S
2.7-4.35 1.8-3.3 <0.25 <0.06 <0.015
[0058] 生产试棒的性能,经试验测定,数据如下表:
[0059]
[0060]
[0061] 综上可见,本发明达到的主要元素含量百分比,确立了在标准铸造厂均可实现的金属材质配方,实现了为高寒地区提供铸件类产品的目的。
[0062] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何
修改、等同替换、均包含在本发明的保护范围之内。