一种高硅钼蠕墨铸铁及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及蠕墨铸铁技术领域，具体涉及一种高硅钼蠕墨铸铁及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 铸铁是含碳量大于2. 11%的铁碳合金，由工业生铁、废钢等钢铁及其合金材料经 过高温熔融和铸造成型而得到，除Fe外，还含及其它铸铁中的碳以石墨形态析出，石墨形 态介于片状和球状石墨之间的称之为蠕墨铸铁。由于蠕墨铸铁兼有球墨铸铁和灰铸铁的性 能，因此，它具有独特的用途，在钢锭模、汽车发动机、排气管、玻璃模具、柴油机缸盖、制动 零件等方面的应用均取得了良好的效果。而蠕墨铸铁的性能好坏与蠕墨铸铁的蠕化率有很 大关系，在排气歧管的生产中常存在以下问题：1.金相蠕化率低，不合乎要求；2.在铸件厚 大部位，石墨开花，不合乎要求；3.机械性能抗拉强度低，不能满足客户要求。这样的结果 便是难以满足汽车行业的快速发展，对于高功率的发动机材料受到很大的限制。
[0003] 申请号为200910136786. 9的发明公开一种中硅钼耐热蠕墨铸铁材料，其组分的 重量百分比为：C 占 3. 0 ~3. 6%，Si 占 3. 9 ~4. 3 %，Mn 彡 0· 3%，S 彡 0· 02%，P 彡 0· 07%， Mo占0· 4~0· 7%，Mg占0· 013~0· 022%，Re占0· 021~0· 045%，其余为铁。该发明适 用于生产汽车零部件，具有配方科学，工艺合理，操作简单、过程易于控制、产品合格率高的 特点。该蠕墨铸铁因硅的含量其抗拉强度一般，对于大排量发动机的排气歧管而言无法适 用。
[0004] 申请号为201310521667. 1发明公开了一种用于制造超薄壁的蠕墨铸铁的制备方 法，利用QlO生铁、废钢、钛铁（30%Ti)、钼铁（60%M〇)等原料在冲天炉中进行熔炼，保持在 1400°后进行元素调整，在铁水包中加入蠕化剂和孕育剂完成蠕化和第一次孕育处理，当 铁水包中铁液高度出至铁水包2/3时进行第二次孕育，当铁液浇注时，加入孕育剂进行第 三次孕育处理，冷却后得到质量百分比为C :3. 0%~3. 6%，Si :3. 9%~4. 3%，Mn :0. 3%~ 0· 6%，S :0· 01% ~0· 02%，P :0· 01% ~0· 02%，Ti :0· 15% ~0· 22%，Mo :0· 4% ~0· 7% 的懦墨 铸铁，该蠕墨铸铁将原有的延展率从3%提高至6%，可适用于薄壁生产。该发明的蠕墨铸铁 延展率得到提升，但是抗拉强度仍旧达不到大排量发动机的要求。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高硅钼蠕墨铸铁及其 生产方法，有效的提高铸件的耐热性能，蠕化率在铸件的厚大部位提高到70%以上。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种高硅钼蠕墨铸铁，各组分所占的质量百分比为：C :3. 1~3. 4%，Si :4. 3~4. 8%， Mn:0~0.3%，P:0~0.07%，S:0~0.02%，Mo:0.5~0.75%，Mg:0.025~0.045%，Ca:0.006~ 0. 01%，Al :0. 04~0. 06%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。
[0007] -种上述高娃钼懦墨铸铁的生产方法，包括如下步骤： 1)将配比好的生铁、回炉料、废钢、硅铁和钼铁放置到中频感应电炉中熔炼，待铁水温 度达到1450~1480°C后，进行造渣，扒渣，保证铁液纯净； 2) 控制铁水出炉温度在1530~1560°C，使用电子吊秤吊起浇包在炉子口进行出铁，出 铁重量为480~520kg ; 3) 在浇包内加入混合稀土镁蠕化剂进行蠕化处理，加入的蠕化剂为铁水质量的 0. 28~0. 36%，同时在浇包内加入硅锶孕育剂进行孕育处理，加入的硅锶孕育剂为铁水质 量的0. 3~0. 5% ; 4) 在浇包上加入覆盖剂，延长铁水蠕化孕育处理的反应时间； 5) 控制铁水温度在1380~1480°C时进行浇注，在浇注过程中，采用硅锶随流孕育剂进 行第二次孕育处理，加入的硅锶随流孕育剂为铁水质量的〇. 1~〇. 2%。
[0008] 进一步的，所述混合稀土镁蠕化剂中各组分所占的质量百分比为：Re :5~6%，Mg : 5 ~6. 1%，Ca :1· 8 ~2. 3%，Si :40 ~50%，Al :8 ~12%，Ba :2 ~2. 3%，其余为 Fe。
[0009] 进一步的，所述混合稀土镁懦化剂的粒度为1~20mm。
[0010] 进一步的，所述硅锶孕育剂中各组分所占的质量百分比为：Si :75~76%，Sr : 1. 5 ~1. 6%，Al :0· 1 ~0· 15%，Ca :0· 08 ~0· 1%，其余为 Fe。
[0011] 进一步的，所述娃锁孕育剂的粒度为0. 8~10mm。
[0012] 进一步的，所述覆盖剂采用蠕墨铸铁碎肩或硅钢碎肩。
[0013] 进一步的，所述硅锶随流孕育剂中各组分所占的质量百分比为：Si :75~76%，Sr : 1. 5 ~1. 6%，Al :0· 1 ~0· 15%，Ca :0· 08 ~0· 1%，Mg :1· 5 ~2%，其余为 Fe。
[0014] 进一步的，所述硅锶随流孕育剂的粒度为0. 03~0. 3mm。
[0015] 本发明的有益效果是：在蠕墨铸铁中，原铁液的碳当量一般选过共晶成分，以改善 铁液的流动性，防止产生缩松缺陷。过高的碳当量有石墨开花和漂浮的倾向，这在厚大部 位铸件中尤为显著，为了解决这一问题方案中适当的对碳的含量进行降低，硅的主要作用 在于调整基体组织，提高蠕墨铸铁的含硅量，可以减少珠光体量，相对增加铁素体并使之强 化。随着含硅量的增加，材料的抗拉强度，屈服强度，延伸率和硬度都有所提升。钼能降低 共晶转变温度，有细化共晶团的作用。钼能使铸铁内生成的碳化物变得稳定，提高铸件的强 度、硬度，有效的提高铸件的耐热性能。而本发明主要解决的问题便是金相蠕化率低，在铸 件厚大部位石墨开花问题，适当的减少碳含量提高硅含量和钼含量可以促进石墨的蠕化现 象，使得碳化物分布均匀，较为细密，铸件的抗拉强度和屈服强度较高，能能达到使用的要 求。
[0016] 材料的熔炼采用中频感应电炉，是一种将三相工频交流电，整流后变成直流电，再 把直流电变为可调节的电流，供给由电容和感应线圈里流过的交变电流，在感应圈中产生 高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流，金属自 身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量，可以实现对各个材料的熔炼，在生产 过程中升温较快各个成分均匀，并且能够对熔炼的温度进行很好的控制，可以保证后续步 骤中对于温度的监控。出炉时用测温枪在炉口测温，可以对出炉温度做到严格的控制，出炉 的温度设置在1530~1560°C之间，温度较高，增加铁液的流动性。
[0017] 混合稀土镁蠕化剂是含有稀土、镁、硅的蠕化剂，稀土元素的氧化物、硫化物的生 成自由能很低，化学反应的驱动力大，是蠕化剂中有效的脱硫脱氧剂。且硫、氧化物密度较 大熔点高，为六方晶格结构，成为石墨结晶的有效衬底，游离态的稀土可以促使石墨蠕化， 但是稀土较多时白口现象较为明显，因此Re的含量选择为5~6%。镁的熔点较低，加入适量 的镁可以加速合金的扩散和吸收，起到足够的搅拌作用。铝可以使铁水脱氧净化提高形核 率，促进石墨化，降低白口倾向，硅使得铁素体被强化，耐磨耐热性提高，钙与氧的亲和力最 大，与硫的亲和力仅次于稀土，是优良的脱氧脱硫剂，还可以改变石墨的形态，但是钙的放 入量需要严格的控制，在适当量是也能减少蠕铁的白口倾向。锶在硅铁孕育剂中是最有效 的促进孕育元素，在铸铁凝固的过程中，孕育剂通过增加石墨共晶生长的核心数量来使过 冷度降至最低，具有很强的降低白口的能力，且本发明中采用随流孕育剂进行第二次孕育， 效果更佳显著。蠕化剂和孕育剂都制成颗粒状，其粒度保证在合适的范围内，可以快速均匀 的融在铁水中，尤其是随流孕育剂，粒度最小为0. 〇3_，可以使得孕育剂很快进行融化，效 果很好。
[0018] 本发明可以适当提高熔炼温度的同时对铁水化学成分进行调整，适当降低铁水的 碳含量，铁液中的含硅量及含钼量按中上限进行控制，铸铁内生成的碳化物稳定，有效的提 高铸件的耐热性能，蠕化率在铸件的厚大部位提高到70%以上，抗拉强度提高到640Mpa，屈 服强度提高到570Mpa，得到的铸件性能非常优越。
【具体实施方式】
[0019] 下面通过实施例一至实施例八对本发明做进一步说明。
[0020] 实施例一 本实施例提供了 一种高硅钼蠕墨铸铁，各组分所占的质量百分比为：C :3. 13%， Si : 4. 4%，Mn: 0· 3%，P: 0· 07%，S: 0· 02%，Mo: 0· 55%，Mg: 0· 028%，Ca :0· 006%，Al :0· 04%，余量为 Fe以及不可避免的微量元素。
[0021] 上述高硅钼蠕墨铸铁的生产方法，包括如下步骤： 1) 将配比好的生铁、回炉料、废钢、硅铁和钼铁放置到中频感应电炉中熔炼，待铁水温 度达到1450~1480°C后，进行造渣，扒渣，保证铁液纯净； 2) 控制铁水出炉温度在1530~1560°C，使用电子吊秤吊起浇包在炉子口进行出铁，出 铁重量为480~520kg ; 3) 在浇包内加入混合稀土镁蠕化剂进行蠕化处理，加入的蠕化剂为铁水质量的0. 32%， 同时在浇包内加入硅锶孕育剂进行孕育处理，加入的硅锶孕育剂为铁水质量的0. 44% ; 4) 在浇包上加入覆盖剂，延长铁水蠕化孕育处理的反应时间； 5) 控制铁水温度在1380~1480°C时进行浇注，在浇注过程中，采用硅锶随流孕育剂进 行第二次孕育处理，加入的硅锶随流孕育剂为铁水质量的〇. 14%。
[0022] 其中，所述混合稀土镁蠕化剂中各组分所占的质量百分比为：Re : 5. 5%，Mg : 5. 55%，Ca :2. 05%，Si :45%，Al : 10%，Ba :2. 15%，其余为Fe，所述混合稀土镁蠕化剂的粒度为 2mm 〇
[0023] 所述硅锶孕育剂中各组