一種鑄鐵件材質及其生產工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬冶煉技術領域，具體涉及一種鑄鐵件材質及其生產工藝。
【背景技術】
[0002]球墨鑄鐵通過球化和孕育處理、石墨形態呈球狀的鑄鐵，其有效地提高了鑄鐵的機械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強度，按照形態不同，球墨鑄鐵中的包含:一、鐵素體具有體心立方晶格，是碳溶于α-Fe中的間隙固溶體稱為鐵素體，即α-Fe和以它為基礎的固溶體，以符號F表示；二、珠光體，是奧氏體發生共析轉變所形成的鐵素體與滲碳體的共析體。其形態為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復相物，也稱片裝珠光體。用符號P表示，含碳量為《c = 0.77%。其力學性能介于鐵素體與滲碳體之間，決定于珠光體片層間距，即一層鐵素體與一層滲碳體厚度和的平均值；三、滲碳體，鐵與碳形成的金屬化合物，其化學式為Fe3C，滲碳體的含碳量為coc = 6.69%，熔點為1227°C。其晶格為復雜的正交晶格，硬度很高HBW = 800，塑性、韌性幾乎為零，脆性很大。在鐵碳合金中有不同形態的滲碳體，其數量、形態與分布對鐵碳合金的性能有直接影響，現在的球墨鑄鐵是按照Fe-C-Si三元合金系統相圖穩定凝固時，約2-3%的w(Si)促進盡石墨的析出，球鐵的金相組織表現有鐵素體和珠光體兩種基本類型，同時球鐵的力學性能表現為1、全鐵素體以至于材料低強度和高延伸率；抗拉強度180— 280MPa ;延伸率30-50% ;硬度50— 80HB ;2、鐵素體和珠光體的中間態，以至于有適宜的強度和延伸率；3、全珠光體以至于高強度和低的延伸率，珠光體的性能表現為:抗拉強度770MPa ;硬度210HB以上，延伸率=20%-35%，而現在的工藝技術要獲得約700Mpa的機械強度需要金相獲得較高比例的珠光體含量甚至是全珠光體，但延伸率大大下降，同時硬度增加，給后續機械加工帶來困難和成本上升，而且再進行澆注時也會由于偏析的原因造成鑄件硬度分布不均勻，使得鑄件在后期加工的過程中帶來很大的麻煩，但由于鑄件設計時往往對強度與硬度均提出了要求，因此不能降低材料的特性來使其便于加工，而現今尚無即便于加工又便于成產且成本低廉的鑄鐵材質，在CN 104419862 A中公開了一種鐵素體球墨鑄鐵及其生產方法，屬于金屬冶煉技術領域。該鑄鐵具有特性:抗拉強度600MPa-700MPa，延伸率15%_20%，硬度150HB-210HB。其生產方法包括配料、熔煉、孕育、固溶強化等。其雖然獲得了較易的加工的性能，但工藝復雜，且其CE為4.7-5.3%過高，易造成石墨漂浮嚴重影響了澆注產品的質量，在CN 103866176 A中公開了的高強度鐵素體球墨鑄鐵，各組分的重量百分比為(wt%):碳:3.64-3.78 ;石圭:2.61-2.68 ;錳:小于 0.25 ;硫:小于 0.018 ;磷:小于 0.04 ;鎂:0.03-0.05 ；稀土:0.03-0.05% ;其它不可避免的雜質:小于0.1 ;余量為鐵；該發明成本過高，在性能相同的情況下增大了產品的成本，因此需要一種不僅成本低性能可靠而且工藝簡單的鑄件材質制備工藝。
【發明內容】
[0003]有鑒于此，本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種鑄鐵件材質及其生產工藝，不僅工藝簡單、操作簡便且能夠最大限度的利用回爐料，降低鑄鐵件的制作成本。
[0004]為達到上述目的，所采用的技術方案是:
一種鑄鐵件材質，包括質量份數60-80份的回爐料、20-30份的廢鋼、10-30份的生鐵；所述鑄鐵件材質的質量成分包括:C:2.9-3.2%，Si:3.5-4.2%，Μη ( 0.15%，Ρ彡0.025%，S彡0.015%，Ti ( 0.025%，其它雜質總含量彡0.02-0.05%，余量為Fe。
[0005]一種鑄鐵件材質，包括質量份數70-80份的回爐料、25-30份的廢鋼、20_30份的生鐵;所述鑄鐵件材質的質量成分包括:C:3-3.1%，Si:3.6-4.0%，Μη ( 0.15%，Ρ彡0.025%，S彡0.015%，Ti ( 0.025%，其它雜質總含量彡0.02-0.05%，余量為Fe。
[0006]所述鑄鐵件材質的成品鑄件中珠光體與鐵素體分別占5-9%與91-95%。
[0007]所述鑄鐵件材質的成品鑄件中珠光體與鐵素體分別占5-6%與94-95%。
[0008]一種鑄鐵件材質，包括質量份數40-50份的回爐料、10-40份的廢鋼、35_70份的生鐵、1-3份的硼；所述鑄鐵件材質的質量成分包括:C:2.9-3.2%，Si:3.5-4.2%，B:0.01-0.015%，Μη 彡 0.15%，Ρ 彡 0.025%，S 彡 0.015%，Ti 彡 0.025%，其它雜質總含量(0.02-0.05%，余量為 Fe。
[0009]一種鑄鐵件材質，包括質量份數45-50份的回爐料、10-20份的廢鋼、35_40份的生鐵、1-2份的硼；所述鑄鐵件材質的質量成分包括:C:2.9-3.0%，Si:3.5-3.7%，B:0.012-0.015%，Μη 彡 0.15%，Ρ ^ 0.025%，S ^ 0.015%，Ti 彡 0.025%，其它雜質總含量(0.02-0.05%，余量為 Fe。
[0010]一種鑄鐵件材質的生產工藝，包括以下步驟:
(a)爐料選配:采用高純生鐵、低Μη低Ρ低S廢鋼和回爐料為爐料；并按照生鐵、回爐料和廢鋼依次加入熔煉爐中。
[0011](b)熔煉:采用中頻感應電爐熔煉得原鐵水，出爐溫度1540-1560°c ；
(c)選用的ZFCR-6做球化劑，加入量0.9-1.1%，選用75Si_Fe與Si_Ba做底硅孕育劑，加入量0.6-0.8%與0.2-0.4%，在出爐溫度下球化、孕育，得球化后的鐵水；
(d)澆注隨流孕育:選用鋇硅做孕育劑，加入量0.07-0.09% ;
(e)檢測強化:采用鋼水取樣器取出鐵水，并通過在線超聲波檢測儀檢測球化率在二級以上。
[0012](f)強化0.5-1.5小時后開箱。
[0013]所述(a)中依次加入生鐵、回爐料、廢鋼和硼。
[0014]所述(c)中將球化劑和底硅孕育劑設置在高純生鐵盒中。
[0015]本發明采用高純生鐵、廢鋼和回爐料為原料，更好的控制了爐料中微量元素的總含量，微量元素含量總和的降低避免了凝固時的各種干擾，Μη含量的降低，Ti含量的大幅降低，且加工球化劑使得本發明中球化率達到二級以上，即90%以上，通過Si的充分固化，減少了珠光體的產生，使得鐵素體的含量達到93%左右，而且由于加入了硅的固化使得其強度達到580MPa-650MPa，延伸率達到21%_25%，表面硬度達到180-200HB，保證高的延伸率和低的表面硬度，使得鑄件不僅硬度分布均勻，而且便于加工。
[0016]另外，本發明中的C含量2.9-3.2%和硅3.5-4.2%且可不添加其他化學元素，不僅降低了石墨成核過程中微量元素的干擾，且降低了熔煉的成本；使得其中形成的C晶體成為連接鐵素體的橋梁，而形成少量的珠光體與形成的石墨晶體均勻分散在鐵素體周圍，增大了鐵素體之間的強度與硬度，而碳硅的結合使得原本石墨晶體鍵由碳-碳變為碳-硅或其混合體，使得晶體結構更加穩定，且由于對碳與硅含量的控制使得其不會由于硅含量過高導致石墨晶體過硬產生偏向滲碳體的特性，也不會由于碳當量過高造成石墨漂浮的現象。
[0017]另外，本發明也可在其中加入微量的硼元素，用來調整鑄鐵中石墨晶體的結構，使得B元素能夠均勻的分散在石墨晶體處，不僅能夠提高球墨鑄鐵的耐磨性，但卻使其便于加工，使其具備一個臨界狀態，克服了傳統鑄造技術中獲得鐵素體組織時強度、延伸率、表面硬度、耐磨性不能兼顧的傳統鑄造思想和方法，在獲得高延伸率的同時獲得了較高的強度和低表面硬度，是鑄造行業技術的一個突破，既能保證材料性能的高強度，又獲得了高的延伸率和低表面硬度，有利于材料的后加工和特殊部件材料的需求。
[0018]另外，采用的熔煉工藝選用中頻爐進行熔煉，既保證了熔煉的效率又保證了熔煉的質量，且出爐溫度控制在1540-1560°C，能夠保證在轉運包中維持較高溫度，便于最后的澆注，選用ZFCR-6做球化劑，加入量0.9-1.1%，選用75S1-Fe與Si_Ba做底硅孕育劑，加入量0.6-0.8%與0.2-0.4%，將其放入高純生鐵盒中然后將其直接放入鐵水中，而由于生鐵盒的質量較重使其沉入轉運包底部，而隨著高純生鐵盒的熔化使得其中的球化劑與孕育劑與鐵水接觸，而由于生鐵盒熔化需要一個過程，因此提高了球化劑的吸收率，使得球墨鑄鐵的球化級別穩定在