专利名称：：一种低镍高锰高铬奥氏体球墨铸铁及其工艺方法
技术领域：
：本发明涉及一种奥氏体球墨铸铁及其工艺方法，特别涉及一种低镍高锰高铬奥氏体球墨铸铁及其工艺方法。
背景技术：
：目前通常用铜来制造阀门配件以及螺母等零件，但由于铜价格贵，因此其制造成本很高。高合金奥氏体球墨铸铁具有良好的高温机械性能和耐腐蚀性及润滑性，可用于制造阀门配件以及螺母等零件，这种合金无磁性适合生产各种阀门设备，它的耐磨性、抗拉强度都已超过了铜，是代替铜制造阀门配件和螺母的首选材料。目前已形成了Ni-Mn系列奥氏体铸铁，通常含镍12.0-14.0%，锰6.0-7.0%。但镍价格贵，稀缺，为了降低成本，一般采用提高锰含量的方法，锰促进奥氏体的生成，可用锰代替镍。通常厚大铸件锰量在12.0%左右，小件在7.0-9.0%之间。但高锰铸铁应力大，易开裂，易生锈，还容易出现网状碳化物，数量高达20-25%，切削加工困难。通常采用加入石墨化元素和强化孕育的工艺措施来降低或消除碳化物或改变它的形状。但硅量高易于生成铁素体，降低了奥氏体稳定性。碳量超过4.3%，还容易出现石墨漂浮。例如德国专利683699报道，当Mn-Ni-Cu奥氏体铸铁含C2.5-3.5%、Si2.0-5.0%、Mn4.0-12.0%、Nil.5-8.0%、CuO-lO.0%时，虽然保留相当多的镍，又将硅量提高到5%，碳化物数量仍高达5%以上，以致合金硬度高,切削较困难，容易生锈。因此目前急需解决的技术问题是如何选择合适的合金组分和配比，从而获得廉价、优质的奥氏体铸铁。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种廉价、优质的低镍高锰高铬奥氏体球墨铸铁及其工艺方法。为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是一种低镍高锰高铬奥氏体基体的球墨铸铁，其特征在于所述球墨铸铁的重量百分组成为CO.7-1.5%、Si1-2.3%、Mn9-15%、Ni2-5%、Cr14-17%、Cu1-3%、其余为Fe。上述球墨铸铁的优选重量百分组成为C1%、Si2.2%、Mn12.50%、Ni3.8%、Cr14.5%、Cu2%、其余为Fe。本发明低镍高锰高铬奥氏体球墨铸铁的工艺方法是所用的炉料包括普通生铁、废钢(屑)、回炉料、低碳锰铁、电解镍、络铁、电解铜、75硅铁，用电炉或中频炉熔化炉料，出炉温度应在165(TC以上，在浇包内加入硅铁和硅钙进行孕育处理，其中硅钙加入量在0.5-0.8%，或者在浇包内加入硅铁，然后在浇注时随铁水流加入硅钙进行瞬时孕育处理，可采用干或湿砂型浇注，60(TC左右打箱，冷却。合金铸态组织由A型细小石墨、奥氏体基以及数量小于1.5%均匀分布的粒状碳化物组成。这种奥氏体热稳定性较好，45(TC下长期加热不分解。不锈钢形状无磁性。本发明低镍高锰高铬奥氏体球墨铸铁的有益效果是1、对含少镍(2.0-5.0%)、高锰(9.0-15.0%)、高铬(14.0-17.0%)、低铜(1.0-3.0%)的球墨铸铁用75硅铁和/或硅钙进行瞬时孕育抑止住碳化物的析出，获得完全或有少量(<1.5%)均匀分布的粒状碳化物的奥氏体球墨铸铁。2、显著节约了镍和铜用量。与Ni-Cu奥氏体铸铁相比，镍含量降至5%以下，节省了10-12个百分点，铜量下降2-4个百分点。3、所用硅钙的瞬时孕育工艺充分发挥了硅钙的孕育能力，消除了由于镍和铜量低，容易生成碳化物的关键缺陷。钙和硅与氧都有很强的亲和力，特别是钙，不仅与氧有极强的亲和力，而且与硫、氮都有很强的亲和力，所以硅钙合金是一种较理想的复合胶氧剂、脱硫剂，硅合金不仅脱氧能力强，脱氧产物易于上浮，易于排出，而且还能改善钢的性能，提高钢的塑性、冲击韧性和流动性，目前硅钙合金可以代替铝进行终脱氧，被应用于优质钢、特殊钢和特殊合金生产中，例如钢轨钢、低碳钢、不锈钢等钢种和镍基合金、钛基合金等特殊合金，均可用硅钙合金作脱氧剂，硅钙合金也适合作转炉练钢车间用的增温剂，硅钙合金还可用作铸铁的孕育剂和球墨铸铁生产中的添加剂。4、硬度不高，容易加工。5、奥氏体热稳定性好。6、加入高铬抗腐蚀性高。7、本发明无磁性奥氏体球墨铸适用于石油潜泵的叶轮、导壳、化工配件、水泵体、阀门耐磨齿轮以及耐海水腐蚀等零部件的生产。下面结合具体实施方式对本发明低镍高锰高铬奥氏体球墨铸铁及其工艺方法作进一步详细说明。图1是本发明实施例1中获得的低镍高锰高铬奥氏体球墨铸铁的铸态显微组织；图2是本发明实施例2中获得的低镍高锰高铬奥氏体球墨铸铁的铸态显微组织；图3是本发明实施例2中加工的阀门螺旋杆螺母样图。具体实施例方式实施例1本发明低镍高锰高铬奥氏体球墨铸铁的熔制。各组分的重量百分配比是C1.0%、Si2%、Mn11%、Ni2.5%、Cr14.5%、Cu2.7%、其余为Fe。炉料包括普通生铁、废钢(屑)、回炉料、低碳锰铁、电解镍、铬铁、电解铜、75硅铁，用中频电炉熔化炉料，升温至165(TC出炉，在浇包内加入75硅铁和0.6%硅钙，搅拌均匀，用精密型浇注标准抗弯试棒和圆筒形铸件55(外径)X20(内径)X85(高)mm，冷却到600。C以下落蜡封砂，冷却，铸态金相显微组织见图1，由细小A型石墨片、奥氏体基体和细小粒状碳化物组成，碳化物数量在1.2%。铸件断口细、密、无夹杂、无磁性。表1列举合金机械性能以及奥氏体热稳定性。从表1可以看出本发明低镍高锰高铬奥氏体球墨铸铁的屈服强度、抗拉强度和硬度均达到IS002896的规定标准(葛晨光，张允华，朱文高编辑最新国际铸造标准。全国铸造标准化技术委员会秘书处编译机械工业出版社1998.1)。在箱式电炉中将奥氏体铸铁加热至550'C，保温14小时，奥氏体未出现分解。70(TC下加热6小时后，石墨周围有少量奥氏体分解成索氏体。说明本发明的奥氏体热稳定性达到用于生产石油潜泵的叶轮、导壳、化工配件、水泵体、阀门耐磨套齿轮以及耐海水腐蚀等零部件要求。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例2本发明低镍高锰高铬奥氏体球墨铸铁的熔制。各组分的重量百分配比是-C1.0%、Si2.2%、Mnl2.5%、M3.8%、Cu2.0%、Crl4.5%。炉料包括普通生铁、废钢(屑)、回炉料、低碳锰铁、电解镍、铬铁、电解铜、75硅铁，用中频电炉熔化炉料，升温至165(TC出炉，先在浇包内加入75硅铁，然后再随铁水流冲入0.7%硅钙进行瞬时孕育。用精密浇注标准抗弯试棒和圆筒形铸件55(外径)X20(内径)X85(高)mm。冷却到600。C以下落砂，空冷。铸件断口细、密、无夹杂、无磁性。铸态金相组织(见图2)由细小弯曲A型石墨片、奥氏体基体和细小粒状碳化物组成。碳化物数量在1.2%以下，均匀分布在基体上，达到阀门螺旋杆螺母的要求。表2给出合金机械性能和热稳定性。这种铸件在55(TC下保温15小时，未观察到奥氏体分解。完全符合阀门螺旋杆的生产工艺过程的要求。筒形铸件退火后，加工成螺母(见图3)，未发现铸造缺陷。螺母质量达到原设计要求。阀门螺旋杆运行效果良好。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求1、一种低镍高锰高铬奥氏体基体的球墨铸铁，其特征在于所述球墨铸铁的重量百分组成为C0.7-1.5％、Si1-2.3％、Mn9-15％、Ni2-5％、Cr14-17％、Cu1-3％、其余为Fe。2、根据权利要求l所述的低镍高锰高铬奥氏体基体的球墨铸铁，其特征在于所述球墨铸铁的重量百分组成为C1.2%、Si2%、Mn11%、Ni2.5%、Cr14.5%、Cu2.7%、其余为Fe。3、根据权利要求l所述的低镍高锰高铬奥氏体基体的球墨铸铁，其特征在于所述球墨铸铁的重量百分组成为C1%、Si2.2%、Mn12.50%、Ni3.8%、Cr14.5%、Cu2%、其余为Fe。4、制备权利要求1所述的低镍高锰高铬奥氏体基体的球墨铸铁的工艺方法，其特征在于1)所用炉料包括普通生铁、废钢(屑)、回炉料、低碳锰铁、电解镍、铬铁、电解铜、硅铁；2)炉料的出炉温度在165(TC以上；3)在浇包内加入硅铁和硅钙进行孕育处理，或者在浇包内加入硅铁，然后在浇注时随铁水流加入硅钙进行瞬时孕育处理；其中硅钙加入量在0.5-0.8%。5、根据权利要求4所述的工艺方法，其特征在于用电炉或中频炉熔化炉料。全文摘要本发明涉及一种廉价、优质的低镍高锰高铬奥氏体球墨铸铁及其工艺方法，所述球墨铸铁的重量百分组成为C0.7-1.5％、Si1-2.3％、Mn9-15％、Ni2-5％、Cr14-17％、Cu1-3％、其余为Fe，其制备工艺方法是所用的炉料包括普通生铁、废钢(屑)、回炉料、低碳锰铁、电解镍、铬铁、电解铜、75硅铁，用电炉或中频炉熔化炉料，出炉温度应在1650℃以上，在浇包内加入硅铁和硅钙进行孕育处理，其中硅钙加入量在0.5-0.8％。本发明无磁性奥氏体球墨铸适用于石油潜泵的叶轮、导壳、化工配件、水泵体、阀门耐磨齿轮以及耐海水腐蚀等零部件的生产。文档编号C22C37/00GK101363098SQ200810121009公开日2009年2月11日申请日期2008年9月12日优先权日2008年9月12日发明者金仕善申请人:金仕善