一种含铌富硅球墨铸铁的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种含铌富硅球墨铸铁制备方法，质量百分比为：C：2.9～3.4%，Si：4.3～4.8%，Mn：0.1～1.0%，P：0.01～0.04%，S：0.O1%，Mg：0.05～0.1%，Cr：0～0.2%，Cu：0～1.0%，Nb：0～0.6%，Ce：0.02～0.03%，余量为Fe以及不可避免的微量元素；通过原料熔炼、球化处理、孕育处理后制得；用本发明的方法所制备的含铌富硅球墨铸铁，球化率80%以上，石墨球均匀分布。使含铌富硅球墨铸铁的疲劳强度、抗弯强度、弹性模量有一定的提高；同时有利于屏蔽石墨孔洞，在镀膜时膜覆盖球墨的能力明显优于普通球铁，可以采用薄的过渡层，膜基结合强度高，与PVD或过渡层的结合性能也更好。
【专利说明】一种含铌富硅球墨铸铁的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种球墨铸铁的制备方法，特别是一种含铌富硅球墨铸铁制备方法。【背景技术】
[0002]柴油机目前发展的方向除趋向于高转速、大功率外，还需要具有优良的节能、减排功能，在对柴油机关键零部件活塞环表面处理技术提出更高要求的同时，其相应基材的耐磨、耐热、耐蚀、可表面处理性能也同步要求不断提高。传统的活塞环表面镀铬处理技术则具有工序复杂、对环境污染影响大等缺点，而PVD的应用替代了传统的镀铬技术，不但避免了对环境的污染，而且提高了活塞环外圆工作面的使用寿命。
[0003]球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，己应用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、弹性模量要求较高的零部件上，但球墨铸铁在表面无耐磨涂层时，其耐磨性不如合金铸铁。球铁环PVD涂层主要用于外圆面，对活塞环外圆面的耐磨性及耐蚀性有了较大的提高，但是现有的球墨铸铁活塞环自身的耐磨性、耐热性与PVD技术不能很好匹配和相容，成为提高活塞环性能的最大障碍。解决这一问题的办法有二，一是闪镀，提高耐磨性，但耐热性没有提高；二是提升球墨铸铁本身的耐磨性和耐热性。闪镀因为工序复杂及成本较高，同时闪镀使用的镀铬方法还涉及环保问题，不能满足现代化绿色工艺的要求，因此研发 一种热稳定性及耐磨性更高的球墨铸铁，为PVD技术提供新的基材才是解决问题的关键。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种含银富娃球墨铸铁，该球墨铸铁用于PVD基材时与PVD技术可以良好的匹配和相容。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
一种含铌富硅球墨铸铁制备方法，含铌富硅球墨铸铁的质量百分比为:c:2.9~3.4%，Si:4.3 ~4.8%, Mn:0.1 ~1.0%, P:0.01 ~0.04%, S:0.01%, Mg:0.05 ~0.1%，Cr:0 ~0.2%，Cu:0~I.0%，Nb:0~0.6%, Ce:0.02~0.03%，余量为Fe以及不可避免的微量元素；
所述含铌富硅球墨铸铁通过如下方法制得:
(1)原料熔炼:按预定配方称取含铌富硅球墨铸铁原料生铁、回炉料、废钢，放置到中频炉中熔炼，熔炼过程中保证铁水温度为1420°~1540°，熔炼后检测铁水中各元素含量并调整各元素含量直至符合配方要求，加入适量sic调整炉内C、Si含量，待铁水包中铁水量达到所需重量时出铁进行球化处理；
(2)球化处理；铁水温度升至1580°时，将铁水倒入铁水包，加入铁水质量0.8~1.0%的球化剂进行球化处理，完毕后对铁水进行扒渣；
(3)孕育处理；加入铁水质量0.8~1.0%的锶硅孕育剂进行孕育处理；
(4)浇铸。[0006]所述球化剂的组成成分为:Mg:5~8%, Re:0.3~1.5%, Si:40~46%, Ca:1~3%,余量为Fe以及不可避免的微量元素。
[0007]所述锶硅孕育剂的组成成分为:Mn:0.15%，S1:60~65%，Ba:1.5~2%，Ca:2~3%, Re:0.5 ~1%，Ti:0.05 ~0.15%, Si0.7 ~1%，Cu:2 ~3%，Fe:20.01 ~21.83%,除气剂:0~4%,助熔剂:0~4%,余量为不可避免的微量元素。
[0008]本发明的有益效果是:用本发明的制备方法所制备的含铌富硅球墨铸铁，球化率80%以上，石墨球均匀分布。使含铌富硅球墨铸铁的疲劳强度、抗弯强度、弹性模量有一定的提高；同时，由于球墨球径为普通球铁的1/2，有利于屏蔽石墨孔洞，在镀膜时膜覆盖球墨的能力明显优于普通球铁，可以采用薄的过渡层，膜基结合强度高，与PVD或过渡层的结合性能也更好。
【具体实施方式】
[0009]下面结合具体的实施例对本发明作进一步地说明。
[0010]本发明的含铌富硅球墨铸铁主要构成元素为:C、S1、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Nb、Ce，上述元素的原料来自于含铌富硅球墨铸铁原料生铁、回炉料、废钢。回炉料是指在冶炼本发明的含铌富硅球墨铸铁后产生的废铸件，利用回炉料作为再次冶炼球墨铸铁的原料能节约成本，达到循环利用的效果。
[0011]实施例1:
本实施例中含铌富硅球墨铸铁的质量百分比为:c:2.9%，S1:4.3%, Mn:0.1%, P:0.01%,S:0.01%, Mg:0.05%, Cr:0.05%，Cu:0.4%, Nb:0.2%, Ce:0.02%,余量为 Fe 以及不可避
免的微量元素；
实施例2:
本实施例中含铌富硅球墨铸铁的质量百分比为:C:3.4%，S1:4.8%, Mn:1.0%, P:0.04%,S:0.01%, Mg:0.1%，Cr:0.1% , Cu:0.6%, Nb:0.4%, Ce:0.025%，余量为 Fe 以及不可避
免的微量元素；
实施例3:
本实施例中含铌富硅球墨铸铁的质量百分比为C:3.4%，S1:4.8%，Mn:1.0%，P:0.04%,S:0.01%, Mg:0.1%，Cr:0.2%，Cu:1.0%, Nb:0.6%, Ce:0.03%，余量为 Fe 以及不可避免
的微量元素；
上述含铌富硅球墨铸铁通过如下方法制得:
(1)原料熔炼:按预定配方称取含铌富硅球墨铸铁原料生铁、回炉料、废钢，放置到中频炉中熔炼，熔炼过程中保证铁水温度为1420°~1540°，熔炼后检测铁水中各元素含量并调整各元素含量直至符合配方要求，加入适量sic调整炉内C、Si含量，待铁水包中铁水量达到所需重量时出铁进行球化处理；
(2)球化处理；铁水温度升至1580°时，将铁水倒入铁水包，加入铁水质量0.8~1.0%的球化剂进行球化处理，完毕后对铁水进行扒渣；
(3)孕育处理；加入铁水质量0.8~1.0%的锶硅孕育剂进行孕育处理；
(4)浇铸。
[0012]所述球化剂的组成成分为:Mg:5~8%, Re:0.3~1.5%, Si:40~46%, Ca:1~3%,余量为Fe以及不可避免的微量元素。
[0013]所述锶硅孕育剂的组成成分为:Mn:0.15%，S1:60~65%，Ba:1.5~2%，Ca:2~3%, Re:0.5 ~1%，Ti:0.05 ~0.15%, Si0.7 ~1%，Cu:2 ~3%，Fe:20.01 ~21.83%,除气剂:0~4%,助熔剂:0~4%,余量为不可避免的微量元素。
[0014]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，凡在本实发明的精神和原则之内，所作的任何 修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种含铌富硅球墨铸铁制备方法，其特征在于:含铌富硅球墨铸铁的质量百分比为:C:2.9 ~3.4%, Si:4.3 ~4.8%,Mn:0.1 ~1.0%, P:0.01 ~0.04%, S:0.01%,Mg:0.05 ~0.1%，Cr:0 ~0.2%，Cu:0 ~1.0%，Nb:0 ~0.6%, Ce:0.02 ~0.03%，余量为 Fe 以及不可避免的微量元素； 所述含铌富硅球墨铸铁通过如下方法制得: (1)原料熔炼:按预定配方称取含铌富硅球墨铸铁原料生铁、回炉料、废钢，放置到中频炉中熔炼，熔炼过程中保证铁水温度为1420°~1540°，熔炼后检测铁水中各元素含量并调整各元素含量直至符合配方要求，加入适量sic调整炉内C、Si含量，待铁水包中铁水量达到所需重量时出铁进行球化处理； (2)球化处理；铁水温度升至1580°时，将铁水倒入铁水包，加入铁水质量0.8~1.0%的球化剂进行球化处理，完毕后对铁水进行扒渣； (3)孕育处理；加入铁水质量0.8~1.0%的锶硅孕育剂进行孕育处理； (4)烧铸。
2.根据权利要求1所述的含铌富硅球墨铸铁制备方法，其特征在于:含铌富硅球墨铸铁的质量百分比为:C:3.0%, Si:4.5%, Mn:0.5%, P:0.02%, S:0.01%, Mg:0.1%，Cr:0.1%，Cu:0.5%，Nb:0.3%，Ce:0.025%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。
3.根据权利要求1所述的含铌富硅球墨铸铁制备方法，其特征在于:所述球化剂的组成成分为:Mg:5~8%，Re:0.3~1.5%, Si:40~46%，Ca:1~3%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。`
4.根据权利要求1所述的含铌富硅球墨铸铁制备方法，其特征在于:所述锶硅孕育剂的组成成分为:Mn:0.15%, S1:60 ~65%，Ba:1.5 ~2%，Ca:2 ~3%，Re:0.5 ~1%，Ti:0.05 ~`0.15%, Si0.7 ~1%，Cu:2 ~3%, Fe:20.01 ~21.83%,除气剂:0 ~4%，助熔剂:0 ~4%，余量为不可避免的微量元素。
【文档编号】C22C37/10GK103556041SQ201310521664
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】段文良 申请人:青岛良力精铸有限公司