一種超低溫奧氏體耐磨球鐵材質及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種在-190°C溫度狀態下使用的奧氏體耐磨球鐵材質及其制備方法， 屬于鑄造技術領域。 技術背景
[0002] 超低溫奧氏體球鐵應用于核電、航天、閥門以及壓縮機等尖端領域，該材料 在-190°C溫度仍保持良好的韌性，沖擊值可達到27J。用奧氏體球鐵材質制作低溫零件與 低溫碳鋼材料相比，具有制造成本低，各向力學性能一致性好，鑄造性能好等優點；與風電、 高鐵等領域廣泛應用的鐵素體基體球鐵相比較，具有低溫韌性好，脆性轉變溫度低，超低溫 使用安全等優勢，鐵素體球鐵在零下-40°C沖擊值僅12-16J，存在脆性轉變溫度。超低溫奧 氏體球鐵屬于低溫韌性材料，常溫布氏硬度值僅130-150,無法同時滿足超低溫、高韌性和 耐磨方面的要求。
[0003] 超低溫奧氏體耐磨球鐵材質既具有較好的低溫力學性能，-190°C沖擊值達到17J 以上，同時該材料又具有較好的低溫耐磨性能，布氏硬度常溫達到200以上，是生產低溫耐 磨件的良好材質，但奧氏體球鐵材質的鑄造性能較差，在生產結構復雜、壁厚不均的鑄件 時，薄壁處容易出現顯微縮松，厚大部位易出現縮孔等缺陷，因此其成分及生產工藝有待調 整。
[0004] 目前，超低溫奧氏體耐磨球鐵材質的生產工藝流程主要包括鐵液熔煉、球化處理、 孕育處理、澆注、冷卻、落砂清理、熱處理等工序，由于超低溫奧氏體耐磨球鐵材質合金含量 高，在熔煉過程中溫度要求較高，在球化和孕育處理環節不易控制，容易出現球化不良等鑄 造缺陷，給鑄件的批量生產帶來隱患，因此有待改進。
【發明內容】
[0005] 本發明的主要目的在于克服現有技術存在的上述缺點，而提供一種超低溫條件下 使用的奧氏體耐磨球鐵材質及其制備方法，該超低溫奧氏體耐磨球鐵材質具有良好的鑄造 性能和機加工性能，其既保持了奧氏體球鐵良好超低溫韌性，同時兼具耐磨性能，布氏硬度 由奧氏體球鐵130-150提高到200以上。該超低溫奧氏體耐磨球鐵材質的制備方法工藝條 件設計合理，容易控制，有益于鑄件生產。
[0006] 本發明的目的是由以下技術方案實現的：
[0007] 一種超低溫奧氏體耐磨球鐵材質，
[0008] 成分按質量百分比為：
[0009] 碳（C)為 2. 0-3. 0 %，硅（Si)為 1. 0-3. 0 %，錳（Mn)為 1. 6-4 %，磷⑵為 0.03-0. 06%，硫（S)為 0.006-0. 02%，鎳（Ni)為 21-30%，鉻（Cr)為 0.5-2%，銅（Cu)為 0? 5-1 %，鎂（Mg)為 0? 04-0. 08 %，余量為鐵（Fe)。
[0010] 碳（C)為 2. 2-2. 8 %，硅（Si)為 1. 5-2. 5 %，錳（Mn)為 2. 0-3. 0 %，磷⑵為 0? 05-0. 06%，硫（S)為 0? 01-0. 02%，鎳（Ni)為 25-28%，鉻（Cr)為 1. 0-1. 5%，銅（Cu)為 0? 6-0. 8 %，鎂（Mg)為 0? 05-0. 07 %，余量為鐵（Fe)。
[0011] 碳（C)為 2. 2%，硅（Si)為 1. 5%，錳（Mn)為 2. 0%，磷⑵為 0? 05%，硫⑶為 0? 01%，鎳（Ni)為 25%，鉻（Cr)為 1.0%，銅（Cu)為 0.6%，鎂（Mg)為 0.05%，余量為鐵 (Fe)〇
[0012] 一種超低溫奧氏體耐磨球鐵材質的制備方法，
[0013] (1)將碳化硅、生鐵、返回料、廢鋼以及純鎳依次投入熔煉爐，將熔煉爐升溫使物料 熔化；
[0014] (2)待熔煉爐內物料完全熔化后添加錳鐵、鉻鐵、硅鐵和銅進行精煉及成分調整， 得到精煉物料；
[0015] (3)待鐵液溫度高于1500°C后取樣進行光譜分析成分；
[0016] (4)成分合格后升溫過熱至1600至1650°C靜置3-8分鐘準備球化處理；
[0017] (5)球化處理采用沖入法，孕育劑覆蓋于球化劑上，孕育劑上覆蓋球鐵鐵肩及10 至15毫米厚鋼板延緩球化劑反應時間；
[0018] (6)將鐵液合入球化包進行球化處理，球化處理后去除浮渣及氧化渣并進行澆注 溫度控制；
[0019] (7)方法（6)中澆注溫度控制在1460至1500°C，鐵液在澆注時進行隨流孕育處 理，鑄件澆注冷卻后溫度降至低于150°C時開箱落砂清理；
[0020] (8)將落砂清理后的鑄件進行減應力熱處理，之后得到成品鑄件。
[0021] 本發明的優點是：本發明超低溫奧氏體耐磨球鐵材質具有良好的鑄造性能和機加 工性能，該超低溫奧氏體耐磨球鐵材質的制備方法工藝條件設計合理，容易控制，有益于鑄 件生產。
【附圖說明】
[0022] 圖1本發明實施例1生產的超低溫奧氏體耐磨球鐵材質制備的壓縮機缸套金相 圖。
[0023] 圖2本發明實施例2生產的超低溫奧氏體耐磨球鐵材質制備的壓縮機缸套金相 圖。
【具體實施方式】
[0024] 一種超低溫奧氏體耐磨球鐵材質，
[0025] 成分按質量百分比為：
[0026] 碳（C)為 2. 0-3. 0 %，硅（Si)為 1. 0-3. 0 %，錳（Mn)為 1. 6-4 %，磷⑵為 0.03-0. 06%，硫（S)為 0.006-0. 02%，鎳（Ni)為 21-30%，鉻（Cr)為 0.5-2%，銅（Cu)為 0? 5-1 %，鎂（Mg)為 0? 04-0. 08 %，余量為鐵（Fe)。
[0027] 碳（C)為 2. 2-2. 8 %，硅（Si)為 1. 5-2. 5 %，錳（Mn)為 2. 0-3. 0 %，磷⑵為 0? 05-0. 06%，硫（S)為 0? 01-0. 02%，鎳（Ni)為 25-28%，鉻（Cr)為 1. 0-1. 5%，銅（Cu)為 0? 6-0. 8 %，鎂（Mg)為 0? 05-0. 07 %，余量為鐵（Fe)。
[0028] 碳（C)為 2. 2%，硅（Si)為 1. 5%，錳（Mn)為 2. 0%，磷（P)為 0? 05%，硫⑶為 0? 01%，鎳（Ni)為 25%，鉻（Cr)為 1.0%，銅（Cu)為 0.6%，鎂（Mg)為 0.05%，余量為鐵 (Fe)〇
[0029] -種超低溫奧氏體耐磨球鐵材質的制備方法，
[0030] (1)將碳化硅、生鐵、返回料、廢鋼以及純鎳依次投入熔煉爐，將熔煉爐升溫使物料 熔化；
[0031] (2)待熔煉爐內物料完全熔化后添加錳鐵、鉻鐵、硅鐵和銅進行精煉及成分調整， 得到精煉物料；
[0032] (3)待鐵液溫度高于1500°C后取樣進行光譜分析成分；
[0033] (4)成分合格后升溫過熱至1600至1650°C靜置3-8分鐘準備球化處理；
[0034] (5)球化處理采用沖入法，孕育劑覆蓋于球化劑上，孕育劑上覆蓋球鐵鐵肩及10 至15毫米厚鋼板延緩球化劑反應時間；
[0035] (6)將鐵液合入球化包進行球化處理，球化處理后去除浮渣及氧化渣并進行澆注 溫度控制；
[0036] (7)方法（6)中澆注溫度控制在1460至1500°C，鐵液在澆注時進行隨流孕育處 理，鑄件澆注冷卻后溫度降至低于150°C時開箱落砂清理；
[0037] (8)將落砂清理后的鑄件進行減應力熱處理，之后得到成品鑄件。
[0038] 所述精煉物料組分按質量百分比為：碳化硅0.4-0. 7%，生鐵20-30%，返回料 30-40%，碳素鋼 8-19%，球化劑 1. 0-1. 5%，孕育劑 0? 4-0. 8%，錳鐵 1. 6-4%、鎳 18-26%， 鉻鐵0. 5-2 %、硅鐵0. 1-1.0 %、銅0. 5-1%、余量為低硫增碳劑。
[0039] 所述熔煉爐為中頻感應電爐。
[0040] 所述添加的低硫增碳劑為石墨電極增碳劑，該石墨電極增碳劑為市售產品，其規 格為固定碳量彡95%，硫< 0.08%。
[0041] 所述球化處理采用的球化劑為鎳鎂球化劑，鎂含量15-20 %，余量為鐵，球化劑使 用量為1.0-1. 5%;
[0042] 球化劑上覆蓋的孕育劑采用高效硅鋇孕育劑，該孕育劑加入量為精煉物料液重量 的 0? 4-0. 8%。
[0043] 所述隨流孕育處理時，孕育劑采用硅鍶鋯孕育劑，加入量為澆注鐵液重量的0. 1 至 0? 2%〇
[0044] 所述硅鋇孕育劑為市售產品，其規格為Si=65至70%，Ba= 4至6%，Ca= 0. 5至 1.0%，A1< 1.5