专利名称：高硅耐腐蚀铸铁及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种铸铁，特别涉及一种高硅耐腐蚀铸铁。本发明还涉及该铸铁的制造方法。
背景技术：
目前，高硅耐腐蚀铸铁的适用范围越来越广，其主要用途有离心机、潜水泵、化工设备、阀门、旋塞、塔罐、管道配件、低压容器、辅助阳极铸件等。传统的高硅耐腐蚀铸铁虽然能在腐蚀介质中工作，但其由于含硅量高，因而铸铁中常出现气孔、松缩等缺陷；而且该种铸铁的导热性能比较差，收缩率达，易产生开裂。这些缺陷都导致高硅耐腐蚀铸铁的使用寿命比较短。同时，现有的高硅耐腐蚀铸铁的力学性能及切削性能比较差，无法满足现代化的工作需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的铸铁存在的缺陷，提供一种高硅耐腐蚀铸铁，在保证铸铁的耐腐蚀性的同时，增加铸铁的使用寿命。本发明进一步要解决的技术问题在于提供该铸铁的制造方法。为了达到上述目的，本发明的高硅耐腐蚀铸铁采用的技术方案为
高硅耐腐蚀铸铁，其特征在于按重量百分比由如下组分组成C :0. 8-1. 0% ；Si 14. 3-14. 5% ；Mn 1. 0-1. 5% ；Cu 1. 5-2. 0% ；Cr 1. 2-2. 2% ；Mo 0. 4-0. 5% ；稀土元素 0. 05-0. 1% ；余量为Fe ；其中，P的含量在0. 1%以内，S的含量在0. 1%以内。下面对铸铁中的组分及其含量范围对铸铁性能的影响进行说明
Si =Si的含量低于14. 3%时，铸铁的强度会得到增加，但是耐腐蚀性会降低；而Si的含量高于14. 5%时，虽然铸铁的耐腐蚀性得到提高，但铸铁的脆性增加。Mn =Mn在铸铁中的含量范围受到C的含量的限制。在C含量为0. 8-1. 0%的基础上，将Mn的含量设定为1. 0-1. 5%，能改善铸铁在常温下的脆性，但是Mn含量超出1. 5%时， 虽然铸铁的强度、硬度增加，但是塑性和韧性降低；Mn含量低于1. 0%时，则基本不会对铸铁带来影响。S :S在高硅铸铁中是是有害元素。能降低铸铁的强度，促进铸铁的收缩，并引起铸铁的过硬和裂纹形成。S的含量应控制在0.1%以内。P :P在高硅铸铁中也是有害元素。P含量的增高会使铸铁的缩孔、缩松以及使铸铁的开裂倾向增加，同时，本发明的铸铁中使用了 Mo，此时P的存在会导致P- Mo四元共晶，增加铸铁的脆性。因而P的含量应控制在0.1%以内。Cu 在铸铁中加入Cu，可以细化和改善石墨的均勻分布，既能降低铸铁的白口倾向，又能降低奥氏体转变临界温度，细化和增加进珠光体，对断面敏感性有有利影响。Cu的含量在1. 5%以下时，对铸铁基本不会带来影响，而Cu的含量在2. 0%以上时，铸铁的硬度明显降低。
在铸铁中，按重量百分比使Cr的含量达到1. 2-2. 2%、Mo的含量达到0. 4-0. 5%，这两种元素与Si配合，可以提高铸铁的耐腐蚀性；在铸铁中加入0. 05-0. 1的稀土元素，不但能消除铸铁中钛、锑、铋、砷、锡、铅等微量元素对球化的不良影响，并明显减少球铁缩松、夹渣、皮下气孔等缺陷，还可以提高铸铁的力学性能，改善切削性能。为了制备该铸铁，本发明采用的技术方案包含如下工序
(1)原料配制工序按重量份数配置炉料，炉料包含20-30份Z14#生铁、50-60份废钢、17. 5-21. 5份75#硅铁、1. 2-1. 7份锰铁合金、3. 0-4. 0份铬铁合金、1. 6-2. 2份纯铜、 0. 4-0. 5份钼铁合金、0. 08-0. 15份稀土铁合金；还按重量份数配置0. 5-1. 0份孕育剂；
(2)熔炼、冶炼工序在熔炉中熔化炉料，原料全部熔化后，调整元素成分，然后升温至 1480-1500°C出炉；
(3)孕育工序铁液出炉后，将配置好的孕育剂倒入铁液中，并在铁液表面覆盖珍珠岩静置2-3分钟，孕育之后即可以浇注。为克服高硅耐腐蚀铸铁导热性差，收缩率大，易产生开裂的缺陷，作为本技术方案的一种优选，在工序(3)之后，还有
(4)退火工序使浇注的铸件的温度降至720°C-770°C，将铸件从砂型中取出，放入预热至770°C的热处理炉内，重新加热至850°C _900°C保温2_4小时，然后以30°C /h的速率冷至室温出炉。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明高硅耐腐蚀铸铁做进一步的说明。在以下实施例中，如无特殊说明，所有份数与百分比均按重量计算。首先对在以下实施例中使用的原料的组分进行说明，但下述原料的组分、含量并不作为对本发明的限制
Z14# 生铁=C 4. 19% ；Si 1. 46% ；Mn :0. 76% ；P :0. 04% ；S :0. 036%。废钢:C:0. 15% ；Si 0. 35% ；Mn :0. 05% ；P :0. 05% ；S :0. 05%。75#硅铁=Si 75%，余量为 Fe。锰铁合金Mn :65%，余量为佝。铬铁合金Cr :50%，余量为佝。钼铁合金Mo :60%，余量为Fe。稀土铁合金稀土元素95%，余量为！^ ；其中的稀土元素包含Ce :45%,La:17%, Pr :6%, Nd :27%。在以下实施例中，使用75#硅铁作为孕育剂。实施例1
(1)配置炉料，炉料包含20份Z14#生铁、50份废钢、17.5份75#硅铁、1. 2份锰铁合金、3. 0份铬铁合金、1. 6份纯铜、0. 4份钼铁合金、0. 08份稀土铁合金；同时还配置0. 5份孕育剂；
(2)在熔炉中熔化炉料，原料全部熔化后，调整元素成分，然后升温至1482°C出炉；
(3)铁液出炉后，将配置好的孕育剂倒入铁液中，并在铁液表面覆盖珍珠岩静置2分钟，孕育之后浇注。
由此得到的铸铁由如下组分组成C :0. 8% ；Si 14. 3% ；Mn 1. 0% ；Cu 1. 5% ；Cr 1. 2% ；Mo 0. 4% ；稀土元素0. 05% ；余量为Fe ；其中，P的含量为0. 03%, S的含量为0. 01%。实施例2
(1)配置炉料，炉料包含25份Z14#生铁、55份废钢、19.5份75#硅铁、1. 3份锰铁合金、3. 4份铬铁合金、1. 7份纯铜、0. 46份钼铁合金、0. 1份稀土铁合金；同时还配置0. 6份孕育剂；
(2)在熔炉中熔化炉料，原料全部熔化后，调整元素成分，然后升温至1490°C出炉；
(3)铁液出炉后，将配置好的孕育剂倒入铁液中，并在铁液表面覆盖珍珠岩静置2.5分钟，孕育之后浇注。由此得到的铸铁包含如下组分C:0. 9% ；Si 14. 4% ；Mn :1. 3% ；Cu :1. 7% ；Cr
1.8% ；Mo 0. 45% ；稀土元素0. 08% ；余量为！^e ；其中，P的含量为0. 05%, S的含量控制在 0. 03%。实施例3
(1)配置炉料，炉料包含30份Z14#生铁、60份废钢、21.5份75#硅铁、1. 7份锰铁合金、4. 0份铬铁合金、2. 2份纯铜、0. 5份钼铁合金、0. 15份稀土铁合金；同时还配置1. 0份孕育剂；
(2)在熔炉中熔化炉料，原料全部熔化后，调整元素成分，然后升温至1500°C出炉；
(3)铁液出炉后，将配置好的孕育剂倒入铁液中，并在铁液表面覆盖珍珠岩静置3分钟，孕育之后浇注。由此得到的铸铁由如下组分组成C 1. 0% ；Si 14. 5% ；Mn 1. 5% ；Cu :2. 0% ；Cr
2.2% ；Mo 0. 5% ；稀土元素0. 1% ；余量为Fe ；其中，P的含量为0. 08%, S的含量为0. 09%。
在以上实施例中，必须将杂质P、S的含量控制在0. 1%以内，消除其对铸铁带来的
有害影响。将上述实施例的铸铁按照GB/T 8491-1987标准进行检测，得到各种技术指标如下
实施例1 抗弯强度:195MP ；硬度:350HBV ；挠度0. 66f/mm。实施例2 抗弯强度200MP ；硬度380HBV ；挠度0. 68f/mm。实施例2 抗弯强度210MP ；硬度400HBV ；挠度0. 72f/mm。由上述数据可以得知，本发明的铸铁不但具有很高的耐腐蚀性能，并且铸铁件的寿命也得到增加。上面结合具体实施方式
对本发明做了详尽的说明，但本发明并不限于此。任何本技术领域的技术人员在所具备的知识范围内，在不违背本发明宗旨的前提下，可以对本发明作出各种变形与修改。
权利要求
1.高硅耐腐蚀铸铁，其特征在于按重量百分比由如下组分组成c:0. 8-1. 0% ；Si 14. 3-14. 5% ；Mn 1. 0-1. 5% ；Cu 1. 5-2. 0% ；Cr 1. 2-2. 2% ；Mo 0. 4-0. 5% ；稀土元素 0. 05-0. 1% ；余量为Fe ；其中，P的含量在0. 1%以内，S的含量在0. 1%以内。
2.根据权利要求1所述的高硅耐腐蚀铸铁，其特征在于铸铁中的组分按重量百分比的含量为:C :0. 9% ；Si 14. 4% ；Mn :1. 3% ；Cu :1. 7% ；Cr :1. 8% ；Mo :0. 45% ；稀土元素0. 08% ； 余量为!^e ；其中，P的含量为0. 05%, S的含量控制在0. 03%。
3.制造根据权利要求1所述的高硅耐腐蚀铸铁的方法，其特征在于包含如下工序(1)原料配制工序按重量份数配置炉料，炉料包含20-30份Z14#生铁、50-60份废钢、17. 5-21. 5份75#硅铁、1. 2-1. 7份锰铁合金、3. 0-4. 0份铬铁合金、1. 6-2. 2份纯铜、 0. 4-0. 5份钼铁合金、0. 08-0. 15份稀土铁合金；还按重量份数配置0. 5-1. 0份孕育剂；(2)熔炼、冶炼工序在熔炉中熔化炉料，原料全部熔化后，调整元素成分，然后升温至 1480-1500°C出炉；(3)孕育工序铁液出炉后，将配置好的孕育剂倒入铁液中，并在铁液表面覆盖珍珠岩静置2-3分钟，孕育之后浇注。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于在工序(3)，珍珠岩的加入量为根据铁液的重量百分比的1力％。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于在工序(3)之后，还有(4)退火工序使浇注的铸件的温度降至720°C-770°C，将铸件从砂型中取出，放入预热至770°C的热处理炉内，重新加热至850°C -900°C保温2_4小时，然后以30°C /h的速率冷至室温出炉。
6.根据权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于所述方法采用的熔炉是中频感应电炉。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于在工序(2)，先在电炉中从下往上依次加入Z14#生铁、废钢；先以40%功率开炉，5分钟之后将电炉功率升至90% ；在炉料熔化过程中不断添加废钢、75#硅铁、锰铁合金、铬铁合金、纯铜、钼铁合金、稀土铁合金，将所配置的炉料全部熔化。
全文摘要
本发明公开了一种高硅耐腐蚀铸铁，按重量百分比包含如下组分C0.8-1.0%；Si14.3-14.5%；Mn1.0-1.5%；Cu1.5-2.0%；Cr1.2-2.2%；Mo0.4-0.5%；稀土元素0.05-0.1%；余量为Fe；其中，P的含量在0.1%以内，S的含量在0.1%以内。本发明还涉及该铸铁的制造方法。
文档编号C22C37/10GK102260818SQ201110205158
公开日2011年11月30日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者吴明金, 孙述全 申请人:芜湖市金贸流体科技股份有限公司