一种超低温奥氏体耐磨球铁材质及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种在-190°C温度状态下使用的奥氏体耐磨球铁材质及其制备方法， 属于铸造技术领域。 技术背景
[0002] 超低温奥氏体球铁应用于核电、航天、阀门以及压缩机等尖端领域，该材料 在-190°C温度仍保持良好的韧性，冲击值可达到27J。用奥氏体球铁材质制作低温零件与 低温碳钢材料相比，具有制造成本低，各向力学性能一致性好，铸造性能好等优点；与风电、 高铁等领域广泛应用的铁素体基体球铁相比较，具有低温韧性好，脆性转变温度低，超低温 使用安全等优势，铁素体球铁在零下-40°C冲击值仅12-16J，存在脆性转变温度。超低温奥 氏体球铁属于低温韧性材料，常温布氏硬度值仅130-150,无法同时满足超低温、高韧性和 耐磨方面的要求。
[0003] 超低温奥氏体耐磨球铁材质既具有较好的低温力学性能，-190°C冲击值达到17J 以上，同时该材料又具有较好的低温耐磨性能，布氏硬度常温达到200以上，是生产低温耐 磨件的良好材质，但奥氏体球铁材质的铸造性能较差，在生产结构复杂、壁厚不均的铸件 时，薄壁处容易出现显微缩松，厚大部位易出现缩孔等缺陷，因此其成分及生产工艺有待调 整。
[0004] 目前，超低温奥氏体耐磨球铁材质的生产工艺流程主要包括铁液熔炼、球化处理、 孕育处理、浇注、冷却、落砂清理、热处理等工序，由于超低温奥氏体耐磨球铁材质合金含量 高，在熔炼过程中温度要求较高，在球化和孕育处理环节不易控制，容易出现球化不良等铸 造缺陷，给铸件的批量生产带来隐患，因此有待改进。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种超低温条件下 使用的奥氏体耐磨球铁材质及其制备方法，该超低温奥氏体耐磨球铁材质具有良好的铸造 性能和机加工性能，其既保持了奥氏体球铁良好超低温韧性，同时兼具耐磨性能，布氏硬度 由奥氏体球铁130-150提高到200以上。该超低温奥氏体耐磨球铁材质的制备方法工艺条 件设计合理，容易控制，有益于铸件生产。
[0006] 本发明的目的是由以下技术方案实现的：
[0007] 一种超低温奥氏体耐磨球铁材质，
[0008] 成分按质量百分比为：
[0009] 碳（C)为 2. 0-3. 0 %，硅（Si)为 1. 0-3. 0 %，锰（Mn)为 1. 6-4 %，磷⑵为 0.03-0. 06%，硫（S)为 0.006-0. 02%，镍（Ni)为 21-30%，铬（Cr)为 0.5-2%，铜（Cu)为 0? 5-1 %，镁（Mg)为 0? 04-0. 08 %，余量为铁（Fe)。
[0010] 碳（C)为 2. 2-2. 8 %，硅（Si)为 1. 5-2. 5 %，锰（Mn)为 2. 0-3. 0 %，磷⑵为 0? 05-0. 06%，硫（S)为 0? 01-0. 02%，镍（Ni)为 25-28%，铬（Cr)为 1. 0-1. 5%，铜（Cu)为 0? 6-0. 8 %，镁（Mg)为 0? 05-0. 07 %，余量为铁（Fe)。
[0011] 碳（C)为 2. 2%，硅（Si)为 1. 5%，锰（Mn)为 2. 0%，磷⑵为 0? 05%，硫⑶为 0? 01%，镍（Ni)为 25%，铬（Cr)为 1.0%，铜（Cu)为 0.6%，镁（Mg)为 0.05%，余量为铁 (Fe)〇
[0012] 一种超低温奥氏体耐磨球铁材质的制备方法，
[0013] (1)将碳化硅、生铁、返回料、废钢以及纯镍依次投入熔炼炉，将熔炼炉升温使物料 熔化；
[0014] (2)待熔炼炉内物料完全熔化后添加锰铁、铬铁、硅铁和铜进行精炼及成分调整， 得到精炼物料；
[0015] (3)待铁液温度高于1500°C后取样进行光谱分析成分；
[0016] (4)成分合格后升温过热至1600至1650°C静置3-8分钟准备球化处理；
[0017] (5)球化处理采用冲入法，孕育剂覆盖于球化剂上，孕育剂上覆盖球铁铁肩及10 至15毫米厚钢板延缓球化剂反应时间；
[0018] (6)将铁液合入球化包进行球化处理，球化处理后去除浮渣及氧化渣并进行浇注 温度控制；
[0019] (7)方法（6)中浇注温度控制在1460至1500°C，铁液在浇注时进行随流孕育处 理，铸件浇注冷却后温度降至低于150°C时开箱落砂清理；
[0020] (8)将落砂清理后的铸件进行减应力热处理，之后得到成品铸件。
[0021] 本发明的优点是：本发明超低温奥氏体耐磨球铁材质具有良好的铸造性能和机加 工性能，该超低温奥氏体耐磨球铁材质的制备方法工艺条件设计合理，容易控制，有益于铸 件生产。
【附图说明】
[0022] 图1本发明实施例1生产的超低温奥氏体耐磨球铁材质制备的压缩机缸套金相 图。
[0023] 图2本发明实施例2生产的超低温奥氏体耐磨球铁材质制备的压缩机缸套金相 图。
【具体实施方式】
[0024] 一种超低温奥氏体耐磨球铁材质，
[0025] 成分按质量百分比为：
[0026] 碳（C)为 2. 0-3. 0 %，硅（Si)为 1. 0-3. 0 %，锰（Mn)为 1. 6-4 %，磷⑵为 0.03-0. 06%，硫（S)为 0.006-0. 02%，镍（Ni)为 21-30%，铬（Cr)为 0.5-2%，铜（Cu)为 0? 5-1 %，镁（Mg)为 0? 04-0. 08 %，余量为铁（Fe)。
[0027] 碳（C)为 2. 2-2. 8 %，硅（Si)为 1. 5-2. 5 %，锰（Mn)为 2. 0-3. 0 %，磷⑵为 0? 05-0. 06%，硫（S)为 0? 01-0. 02%，镍（Ni)为 25-28%，铬（Cr)为 1. 0-1. 5%，铜（Cu)为 0? 6-0. 8 %，镁（Mg)为 0? 05-0. 07 %，余量为铁（Fe)。
[0028] 碳（C)为 2. 2%，硅（Si)为 1. 5%，锰（Mn)为 2. 0%，磷（P)为 0? 05%，硫⑶为 0? 01%，镍（Ni)为 25%，铬（Cr)为 1.0%，铜（Cu)为 0.6%，镁（Mg)为 0.05%，余量为铁 (Fe)〇
[0029] -种超低温奥氏体耐磨球铁材质的制备方法，
[0030] (1)将碳化硅、生铁、返回料、废钢以及纯镍依次投入熔炼炉，将熔炼炉升温使物料 熔化；
[0031] (2)待熔炼炉内物料完全熔化后添加锰铁、铬铁、硅铁和铜进行精炼及成分调整， 得到精炼物料；
[0032] (3)待铁液温度高于1500°C后取样进行光谱分析成分；
[0033] (4)成分合格后升温过热至1600至1650°C静置3-8分钟准备球化处理；
[0034] (5)球化处理采用冲入法，孕育剂覆盖于球化剂上，孕育剂上覆盖球铁铁肩及10 至15毫米厚钢板延缓球化剂反应时间；
[0035] (6)将铁液合入球化包进行球化处理，球化处理后去除浮渣及氧化渣并进行浇注 温度控制；
[0036] (7)方法（6)中浇注温度控制在1460至1500°C，铁液在浇注时进行随流孕育处 理，铸件浇注冷却后温度降至低于150°C时开箱落砂清理；
[0037] (8)将落砂清理后的铸件进行减应力热处理，之后得到成品铸件。
[0038] 所述精炼物料组分按质量百分比为：碳化硅0.4-0. 7%，生铁20-30%，返回料 30-40%，碳素钢 8-19%，球化剂 1. 0-1. 5%，孕育剂 0? 4-0. 8%，锰铁 1. 6-4%、镍 18-26%， 铬铁0. 5-2 %、硅铁0. 1-1.0 %、铜0. 5-1%、余量为低硫增碳剂。
[0039] 所述熔炼炉为中频感应电炉。
[0040] 所述添加的低硫增碳剂为石墨电极增碳剂，该石墨电极增碳剂为市售产品，其规 格为固定碳量彡95%，硫< 0.08%。
[0041] 所述球化处理采用的球化剂为镍镁球化剂，镁含量15-20 %，余量为铁，球化剂使 用量为1.0-1. 5%;
[0042] 球化剂上覆盖的孕育剂采用高效硅钡孕育剂，该孕育剂加入量为精炼物料液重量 的 0? 4-0. 8%。
[0043] 所述随流孕育处理时，孕育剂采用硅锶锆孕育剂，加入量为浇注铁液重量的0. 1 至 0? 2%〇
[0044] 所述硅钡孕育剂为市售产品，其规格为Si=65至70%，Ba= 4至6%，Ca= 0. 5至 1.0%，A1< 1.5