一种鹅颈料壶铸铁及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种鹅颈料壶铸铁，按重量百分比计，包括：C：3.30‑3.40%；Si：3.70‑3.90%；Mn：0.50‑0.60%；P≤0.040%；S≤0.012%；Cr：0.25‑0.40%；Mo：0.35‑0.45%；Cu：0.35‑0.45%；RE：0.030‑0.040%；Mg：0.030‑0.045%；余量的铁以及不可除杂质。本发明专利技术的铸铁能够在获得良好的抗拉强度和断后伸长率的基础上，有效提高铸铁的抗热冲击能力和抗热疲劳性能，且能够显著提高铸铁在高温恶劣环境中的使用寿命；其铸铁的抗拉强度Rm≥620MPa；断后伸长率A≥15%；硬度：195‑250HB；使用寿命≥15万模次。

A gooseneck material pot cast iron and preparation method thereof

The invention discloses a gooseneck material cast iron pot, according to the weight percentage, including: C:3.30 Si:3.70 3.40%; 3.90%; Mn:0.50 0.60%; P = 0.040%; S = 0.012%; Cr:0.25 0.40%; Mo:0.35 0.45%; Cu:0.35 0.45%; RE:0.030 0.040%; Mg:0.030 0.045%; more than the amount of iron and capable of removing impurity. The invention can cast iron based on good tensile strength and elongation of the cast iron, effectively improve the thermal shock resistance and thermal fatigue resistance, and can significantly improve the service life of cast iron in high temperature environment; the tensile strength of cast iron Rm = 620MPa; A = 15% elongation; hardness: 195 250HB life is more than 150 thousand times die.

【技术实现步骤摘要】
一种鹅颈料壶铸铁及其制备方法
本专利技术涉及一种球墨铸铁，特别涉及一种鹅颈料壶铸铁及其制备方法。
技术介绍
鹅颈料壶（也叫鹅颈，料壶），是热式锌（或镁）合金压铸机的一个重要配件，主要用于连通熔融的锌（或镁）合金液与压铸机的模具浇口。鹅颈料壶的工作温度为600—750℃，鹅颈料壶一部分浸泡在锌（或镁）合金液内。工作时内部不仅要承受压射金属液的压力，而且要抵受高温和金属液的热侵蚀；此外刚开始工作时，要承受外冷内热的热力所引起的应力。因此要求鹅颈料壶具有优质的热导性和耐高温性，热膨胀系数小，对高温熔液的抗腐蚀性较强，具有优良的化学稳定性。目前鹅颈料壶的主要材质为QT600CrCu，在生产QT600-3球墨铸铁时加入铬和铜，虽然铬在高温加热时，在其表面能生成铬的致密氧化膜，阻止氧的侵入，提高抗氧化性能，具有一定的保护性，增强耐腐蚀性；铬是稳定的碳化物元素，能减少自由碳质量分数，阻碍金属液的侵蚀。但是客户使用验证采用该材质的鹅颈料壶在高温恶劣的工作条件下，容易开裂，经常使用一周左右（4-6万模次）就开裂，使用寿命较短。为了改善球墨铸铁的相关性能，200980146974.8号中国专利公开了一种球墨铸铁，其在超过800℃的温度下具有比以往的高SiMo球墨铸铁优良的高温强度及耐氧化性。其以质量比计含有碳:2.0～4.0%、硅:3.5～5.0%、锰:1.0%以下、铬:0.1～1.0%、钼:0.2～2.0%、钒:0.1～1.0%、镁:0.02～0.1%，剩余部分由铁及不可避免的杂质构成。此种球墨铸铁只能承受气体燃烧时高温环境下的高温性能和耐氧化性，无法长时间承受由金属液体产生的高温环境。准确地说，锌或镁是非常活泼的金属元素，在高温环境下易和空气中的氧气发生化学反应，此种球墨铸铁无法承受该化学反应时对其的侵蚀作用。同时该专利公开的各组分的范围非常大，没有实际的指导意见，已经不适用现在球墨铸铁的生产了。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种高抗热冲击能力和抗热疲劳性能，且使用寿命≥15万模次的鹅颈料壶铸铁。本专利技术所述的鹅颈料壶铸铁，按重量百分比计，包括如下组分：C：3.30-3.40%；Si：3.70-3.90%；Mn：0.50-0.60%；P≤0.040%；S≤0.012%；Cr：0.25-0.40%；Mo：0.35-0.45%；Cu：0.35-0.45%；RE：0.030-0.040%；Mg：0.030-0.045%；余量的铁以及不可除杂质。其中，所述RE由Ce、Y和La中的至少一种组成。Ce主要来源于原材料和稀土钙孕育剂；Y主要来源于球化剂；La主要来源于原材料和球化剂。以下，说明各成分的含量的限定理由：硅（Si）：在高温环境中，硅受到氧化后，在铸件表面生成一层由FeO和SiO2组成的复合化合物（2FeO•SiO2），构成致密的、与铸件表面牢固结合的保护膜，保护膜阻止氧离子通过铸件表层向内部渗入，能够有效地减轻铸件氧化；特别Si在3.70-3.90%时，抑制氧化的效果更显著。铬（Cr）：在高温加热时，在其表面能生成铬的致密氧化膜（Cr2O3），阻止氧的侵入，提高抗氧化性能，更具保护性，耐腐蚀性明显增强。此外铬是稳定的碳化物元素，能减少自由碳质量分数，阻碍金属液侵蚀。钼（Mo）：在铸铁中加钼形成均匀分布的碳化钼，钼在晶界处，阻碍晶界的扩散，提高高温强度和抗断裂能力；因此加钼，能减少铸件变形、开裂的倾向。同时钼形成的Mo2O3钝化膜，比Cr2O3钝化膜更牢固，高温抗氧化性更强，而且Mo2O3钝化膜，能耐含硫离子、氯离子的气体或液体的腐蚀。铜（Cu）：铜含量0.35-0.45%时，主要是与钼配合，增强钼提高淬透性的能力；同时减少铸件的断面敏感性，使不同厚度的断面组织和性能均匀。稀土（RE）：稀土的加入不仅增加球墨铸铁的石墨形核核心，如CeS、LaS；而且能细化晶粒，强化基体组织，从而使基体组织高温强度提高和耐侵蚀能力增强，改善氧化膜的粘附性，使氧化膜不易破裂和剥落，降低了氧化反应的速度，提高抗氧化生长能力。另外，本专利技术还公开了上述鹅颈料壶铸铁的制备方法，包括如下步骤：a）熔炼工艺：将40-50%球铁回炉料，50-60%汽车边角打包料块，以及1.75-2.25%增碳剂，通过合成球铁熔炼工艺进行熔炼，在熔炼过程中加入1.70-2.40%硅铁，0.29-0.51%锰铁，0.45-0.73%铬铁，0.43-0.77%钼铁；0.38-0.48%的电解铜；使原铁液化学成分符合：C：3.40-3.55%；Si：2.39-2.58%；Mn：0.50-0.60%；P≤0.040%；S≤0.022%；Cr：0.25-0.40%；Mo：0.35-0.45%；Cu：0.35-0.45%；b）将符合上述要求的原铁液升温至1450-1460℃，出水球化孕育处理。其中，所述出水球化孕育处理具体为：在铁水包内放置1.25-1.35%球化剂，0.7-0.9%的75SiFe孕育剂压在球化剂上，0.3-0.4%钢片压在75SiFe上；在出水1/2时加入0.4-0.6%稀土钙硅铁孕育剂进行2次孕育处理，其中，浇注温度为1360-1340℃。其中，所述球化剂符合如下要求：Mg：6.04%；RE：4.6%；Si：45.1%；Ca：2.03%；Mn：3.5%；Al：0.42%；余Fe；粒度：3-20mm；所述75SiFe孕育剂符合如下要求：Si：74.5%；Al：0.75%；余Fe；粒度：3-10mm；所述钢片的尺寸为小于10mm×10mm×5mm。其中，所述稀土钙硅铁孕育剂符合如下要求：Si：73%；Ca：1.15%；Ce：1.95%；Al：1.0%；S：0.95%；O：0.88%；余Fe；粒度：3-8mm。其中，所述球铁回炉料化学成分：C：3.48%；Si：2.55%；Mn：0.45%；P：0.021%；S：0.008%；RE:0.015%；Mg：0.038%；余Fe；所述汽车边角打包料块：C：0.005%；Si：0.015%；Mn：0.16%；P：0.011%；S：0.007%；余Fe；所述增碳剂：固定碳：99.1%；S：0.031%；粒度：0.5-2mm；所述硅铁：Si：72.4%；Al：1.1%；余Fe；厚度＜100mm；所述锰铁：Mn：65.2%；C：6.5%；Si：1.3%；P：0.40%；S：0.02%；余Fe；所述铬铁：Cr：55.5%；C：9.5%；Si：4.4%；P：0.030%；S：0.023%；余Fe；所述钼铁：Mo：58.3%；C：0.20%；Si：1.5%；P：0.10%：S：0.13%；余Fe；所述电解铜：Cu：99.3%。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术通过硅固溶强化，有效提高鹅颈料壶铸铁的共析转变温度，使组织在较高温度范围内不发生相变，有助于抑制铸铁的热生长；同时通过加入特定含量的Cr、Mo、Cu、RE等合金元素，且在其相应组分的协同作用下，铸铁能够在获得良好的抗拉强度和断后伸长率的基础上，有效提高鹅颈料壶铸铁的抗热冲击能力和抗热疲劳性能，且能够显著提高鹅颈料壶铸铁在高温恶劣环境中的使用寿命；其鹅颈料壶铸铁的抗拉强度Rm≥620MPa；断后伸长率A≥15%；硬度：195-250HB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鹅颈料壶铸铁，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：C：3.30‑3.40%；Si：3.70‑3.90%；Mn：0.50‑0.60%；P≤0.040%；S≤0.012%；Cr：0.25‑0.40%；Mo：0.35‑0.45%；Cu：0.35‑0.45%；RE：0.030‑0.040%；Mg：0.030‑0.045%;余量的铁以及不可除杂质。

【技术特征摘要】
1.一种鹅颈料壶铸铁，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：C：3.30-3.40%；Si：3.70-3.90%；Mn：0.50-0.60%；P≤0.040%；S≤0.012%；Cr：0.25-0.40%；Mo：0.35-0.45%；Cu：0.35-0.45%；RE：0.030-0.040%；Mg：0.030-0.045%;余量的铁以及不可除杂质。2.根据权利要求1所述的鹅颈料壶铸铁，其特征在于，所述RE由Ce、Y和La中的至少一种组成。3.一种如权利要求1-2任一项所述的鹅颈料壶铸铁的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a）熔炼工艺：将40-50%球铁回炉料，50-60%汽车边角打包料块，以及1.75-2.25%增碳剂，通过合成球铁熔炼工艺进行熔炼，在熔炼的过程中加入1.70-2.40%硅铁，0.29-0.51%锰铁，0.45-0.73%铬铁，0.43-0.77%钼铁；0.38-0.48%的电解铜；使原铁液化学成分符合：C：3.40-3.55%；Si：2.39-2.58%；Mn：0.50-0.60%；P≤0.040%；S≤0.022%；Cr：0.25-0.40%；Mo：0.35-0.45%；Cu：0.35-0.45%；b）将符合上述要求的原铁液升温至1450-1460℃，出水球化孕育处理。4.根据权利要求3所述的鹅颈料壶铸铁的制备方法，其特征在于，所述出水球化孕育处理具体为：在铁水包内放置1.25-1.35%球化剂，0.7-0.9%的75SiFe孕育剂压在球化剂上，0.3-0.4%钢片压在75SiFe上；在出水1/2时加入0.4-0.6%稀土钙硅铁孕育剂进行2次孕育处理，其中，浇注温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯志敏，黄梓波，陈永成，何良荣，
申请(专利权)人：广东中天创展球铁有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44