一种固溶强化铁素体蠕墨铸铁及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种固溶强化铁素体蠕墨铸铁及其生产方法，其基体组织包含质量百分比大于80％的铁素体，并使用硅(Si)元素对铁素体进行固溶强化，其中各组分所占的质量百分比为：碳(C)：2.9‑3.5％，硅(Si)：3.0‑4.8％，锰(Mn)：0.0001‑0.3％，磷(P)：0.0001‑0.07％，铜(Cu)：0.0001‑0.2％，铬(Cr)：0.0001‑0.1％，钼(Mo)：0.0001‑0.1％，锡(Sn)：0.0001‑0.02％，硫(S)：0.007‑0.020％，镁(Mg)：0.008‑0.030％，稀土(RE)：0.010‑0.040％，余量为铁(Fe)以及不可避免的微量元素；其中碳当量需保持在4.2‑4.6％，所述碳当量＝碳的质量百分比+(硅的质量百分比/3)；所述固溶强化铁素体蠕墨铸铁的生产方法包括配料和熔化、蠕化和孕育处理以及冷却和开箱，本发明专利技术有效地提高蠕墨铸铁的力学性能和机械加工性能，同时降低蠕墨铸铁的生产成本。

Solid solution strengthening ferrite vermicular cast iron and production method thereof

The invention discloses a solid solution strengthening ferrite vermicular cast iron and its production method, the matrix contains more than 80% mass percentage of ferrite, and the use of silicone (Si) elements on ferrite iron solid solution strengthening, which were in percentage by weight: carbon (C): 2.9 3.5%, Si (Si):3.0 4.8%, Mn (Mn):0.0001 0.3%, P (P):0.0001 0.07%, Cu (Cu):0.0001 0.2%, Cr (Cr):0.0001 0.1% mo (Mo):0.0001 0.1%,:0.0001 0.02% tin (Sn), sulfur (S):0.007 0.020%, Mg (Mg) 0.030%:0.008, rare earth (RE):0.010 0.040%, the balance of iron (Fe) and trace elements inevitable; which needs to be kept at 4.2 carbon equivalent is 4.6%, the mass percentage of carbon equivalent = + carbon (mass fraction of /3 silicon); the solid solution strengthening of iron the ferrite vermicular cast iron The production method comprises batching and melting, compacted and inoculation, cooling and out of the box, the invention can effectively improve the mechanical properties and mechanical properties of vermicular cast iron, while reducing the production cost of vermicular cast iron.

【技术实现步骤摘要】
一种固溶强化铁素体蠕墨铸铁及其生产方法
本专利技术属于金属冶炼
，具体涉及一种蠕墨铸铁及其生产方法，特别涉及一种硅固溶强化铁素体蠕墨铸铁及其生产方法。
技术介绍
蠕虫状石墨铸铁简称蠕墨铸铁，其石墨形态呈蠕虫状，其内的碳元素主要以蠕虫状石墨形态析出。蠕墨铸铁的基体组织包括铁素体和珠光体：铁素体是碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体，铸铁中铁素体以片状、块状、针状和网状存在，珠光体是铸铁中的一种由铁素体薄层和渗碳体薄层构成的层状组织。在石墨形态相同的情况下蠕墨铸铁的抗拉强度随珠光体含量增高而增高，因此在现有技术中要提高蠕墨铸铁的强度一般是靠提高珠光体含量来实现。正如现行国家标准《GB/T26655-2011蠕墨铸铁件》中规定的那样，蠕墨铸铁牌号从RuT300、RuT350、RuT400、RuT450、RuT500逐步提升时，其基体组织由全铁素体、铁素体+珠光体、珠光体+铁素体、珠光体变化。这种靠提高珠光体含量来提升强度的方法存在的缺点是：提高珠光体含量要添加Cu、Mo、Sn、Ni等促进珠光体形成的合金元素，从而造成生产成本增加；同时随着珠光体含量增高，铸件硬度也增高，又由于铸件各部分冷却速度不一样导致珠光体含量不一样，从而导致铸件各部位的硬度差也随之增大，造成机加工困难、增加机加工成本同时也降低加工精度。现有技术中没有对硅固溶强化技术在蠕墨铸铁上的应用进行研究和阐述。并且目前现有技术中所公开的高硅钼蠕墨铸铁的生产方法加有较高含量且价格较贵的Mo，造成其生产成本太高，限制了其在普通场合的应用。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种固溶强化铁素体蠕墨铸铁及其生产方法，该蠕墨铸铁的力学性能和机械加工性能得到提高，其生产方法的成本同时也能降低。为实现上述目的，本专利技术提供了一种固溶强化铁素体蠕墨铸铁，其基体组织包含质量百分比大于80％的铁素体，并使用硅(Si)元素对铁素体进行固溶强化，其中铁素体含量通过国家标准GB/T1954-2008进行测定。上述固溶强化铁素体蠕墨铸铁在另一种实施方式中，其中各组分所占的质量百分比为：碳(C)：2.9-3.5％，硅(Si)：3.0-4.8％，锰(Mn)：0.0001-0.3％，磷(P)：0.0001-0.07％，铜(Cu)：0.0001-0.2％，铬(Cr)：0.0001-0.1％，钼(Mo)：0.0001-0.1％，锡(Sn)：0.0001-0.02％，硫(S)：0.007-0.020％，镁(Mg)：0.008-0.030％，稀土(RE)：0.010-0.040％，余量为铁(Fe)以及不可避免的微量元素；其中碳当量需保持在4.2-4.6％，所述碳当量＝碳的质量百分比+(硅的质量百分比/3)。所述的固溶强化铁素体的抗拉强度和硬度远大于公知技术条件下所获得同样铁素体含量的蠕墨铸铁，抗拉强度为400-550MPa，硬度为180－220HB，屈强比(屈服强度/抗拉强度)为0.85-0.95；其原理是通过硅(Si)元素对铁素体基体进行固溶强化，使铁素体的抗拉强度、硬度大于普通铁素体。本专利技术还提供了一种生产固溶强化铁素体蠕墨铸铁的方法，所述方法包括如下步骤：使用蠕化剂和孕育剂对原铁水用冲入法或喂线法进行蠕化处理和孕育处理，蠕化率控制以80-95％，然后进行浇注。上述固溶强化铁素体蠕墨铸铁的方法在另一种实施方式中，所述原铁水中各组分所占的质量百分比为：碳(C)：2.9-3.7％，硅(Si)：2.5-4.0％，锰(Mn)：0.0001-0.3％，磷(P)：0.0001-0.07％，铜(Cu)：0.0001-0.2％，铬(Cr)：0.0001-0.1％，钼(Mo)：0.0001-0.1％，锡(Sn)：0.0001-0.02％，硫(S)：0.007-0.020％，镁(Mg)：0.0001-0.005，稀土(RE)：0.0001-0.008％，余量为铁(Fe)以及不可避免的微量元素；其中碳当量需保持在4.2-4.6％，所述碳当量＝碳的质量百分比+(硅的质量百分比/3)。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)在材质性能方面：其基体以硅固溶强化铁素体为主，因此铸件本体抗拉强度高(400-550MPa)，硬度适中(190-220HB)，而且铸件不同部位硬度差小(小于15HB)，因此易于机加工且利于保证机加工精度，同时延伸率高(大于3.0％)，特别是屈强比(屈服强度与抗拉强度之比)高(0.88-0.93)；(2)在生产成本方面：以硅为强化合金元素，所使用的原材料硅铁容易获得且价格低廉，没有额外添加Mo、Cu、Cr、Mn、Sn等合金，因此生产成本低。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。实施例一本实施例提供了一种硅固溶强化铁素体蠕墨铸铁，各组分所占的质量百分比为：碳(C)：3.4％，硅(Si)：3.6％，锰(Mn)：0.23％，磷(P)：0.04％，铜(Cu)：0.04％，铬(Cr)：0.04％，钼(Mo)：0.03％，锡(Sn)：0.007％，硫(S)：0.010％，镁(Mg)：0.011％，稀土(RE)：0.025％，余量为铁(Fe)以及不可避免的微量元素；其中碳当量＝碳的质量百分比+(硅的质量百分比/3)，所述碳当量＝4.6％。实施例二本实施例提供了一种硅固溶强化铁素体蠕墨铸铁，各组分所占的质量百分比为：碳(C)：2.9％，硅(Si)：4.8％，锰(Mn)：0.23％，磷(P)：0.04％，铜(Cu)：0.04％，铬(Cr)：0.04％，钼(Mo)：0.03％，锡(Sn)：0.007％，硫(S)：0.010％，镁(Mg)：0.012％，稀土(RE)：0.020％，余量为铁(Fe)以及不可避免的微量元素；其中碳当量＝碳的质量百分比+(硅的质量百分比/3)，所述碳当量＝4.5％。实施例三本实施例提供了一种硅固溶强化铁素体蠕墨铸铁，各组分所占的质量百分比为：碳(C)：3.1％，硅(Si)：4.2％，锰(Mn)：0.23％，磷(P)：0.04％，铜(Cu)：0.04％，铬(Cr)：0.04％，钼(Mo)：0.03％，锡(Sn)：0.007％，硫(S)：0.013％，镁(Mg)：0.020％，稀土(RE)：0.010％，余量为铁(Fe)以及不可避免的微量元素；其中碳当量＝碳的质量百分比+(硅的质量百分比/3)，所述碳当量＝4.5％。实施例四生产上述三个实施例的硅固溶强化铁素体蠕墨铸铁的生产方法，包括如下步骤：(1).配料和熔化：将碳含量大于3.3％的铸造生铁、组分为w(C)>96％，挥发分≤1.0％，w(S)≤0.5％，w(水分)≤0.55％，粒度为1-5mm的石墨类增碳剂以及熔炼用废钢放置在中频感应电炉中熔炼，待原铁水温度达到1430-1450℃后，进行扒渣，取样化验成分，并根据成分化验结果对铁水成分进行调整，上述三个实施例所对应的原铁水中各组分所占的质量百分比为：(2)蠕化和孕育处理：所述蠕化处理过程是将蠕化剂放置到蠕化处理包内后，待合乎要求的原铁水冲入包内与蠕化剂反应后，蠕化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固溶强化铁素体蠕墨铸铁，其特征在于，基体组织包含质量百分比大于80％的铁素体，并使用硅(Si)元素对铁素体进行固溶强化。

【技术特征摘要】
1.一种固溶强化铁素体蠕墨铸铁，其特征在于，基体组织包含质量百分比大于80％的铁素体，并使用硅(Si)元素对铁素体进行固溶强化。2.根据权利要求1所述的固溶强化铁素体蠕墨铸铁，其特征在于，各组分所占的质量百分比为：碳(C)：2.9-3.5％，硅(Si)：3.0-4.8％，锰(Mn)：0.0001-0.3％，磷(P)：0.0001-0.07％，铜(Cu)：0.0001-0.2％，铬(Cr)：0.0001-0.1％，钼(Mo)：0.0001-0.1％，锡(Sn)：0.0001-0.02％，硫(S)：0.007-0.020％，镁(Mg)：0.008-0.030％，稀土(RE)：0.010-0.040％，余量为铁(Fe)以及不可避免的微量元素；其中碳当量需保持在4.2-4.6％，所述碳当量＝碳的质量百分比+(硅的质量百分比/3)。3.一种生产固溶强化铁素体蠕墨铸铁的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘治军，廖文东，王春风，何春华，李章立，黄和江，梁春传，
申请(专利权)人：广西玉柴机器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45