一种高强度低成本蠕墨铸铁材质及其喂丝法生产工艺的制作方法

本发明属于柴油机领域，具体涉及一种高强度低成本蠕墨铸铁材质及其喂丝法生产工艺。

背景技术：

1、随着柴油机行业对发动机的高功率、高强度的趋势发展，使得柴油机对铸造缸体的材质性能提出越来越高的要求。柴油发动机气缸盖要求既要有球铁的高强度，同时又具有类似灰铸铁的良好的铸造性能及导热性能。目前新材料、新工艺技术的快速发展、铸造行业工艺水平的不断提高，使用新的蠕化工艺-喂丝法蠕化生产提高材质强度、稳定生产过程，已成为国内铸造行业的目标和方向。这种目标对推动蠕墨铸铁的应用和发展起到关键性作用。蠕墨铸铁铸件在高温、高压的恶劣条件下具有良好的强度、导热性、耐磨性、耐腐性和耐热疲劳性能，能很好地满足各种使用需求。而柴油机的气缸体、气缸盖作为柴油机的关键基础零部件，采用蠕墨铸铁生产高强度气缸体、气缸盖也是顺应高功率、轻量化柴油机的发展趋势。

技术实现思路

1、发明目的：为了解决现有蠕墨铸铁材质性能的不足及成本过高的问题，本发明提供了一种性能较高、生产成本较低、劳动强度不高于现状的高强度蠕墨铸铁材质及其铸造方法。

2、技术方案：一种高强度低成本蠕墨铸铁材质，所述的蠕墨铸铁材质的炉料采用高纯生铁、回炉料、低硫废钢、碳化硅及其它合金加入中频炉中熔化成原铁水；原铁水成分检验合格后，使用喂丝机采用喂丝法对铁水进行蠕化处理；蠕化处理后的铁水采用双室样杯进行热分析，确认铁水处理后是否达到技术要求；将达到技术要求的铁水扒渣浇注，可获得高强度低成本的蠕墨铸铁材质；

3、所述的原铁水质量百分比化学成分(wb％)为：

4、c：3.3％-4.0％；

5、si：1.8％-2.4％；

6、s：0.010％-0.020％；

7、mn：0.3％-0.6％；

8、cu：0.7％-1.1％；

9、sn：0.06％-0.1％；

10、nb：0.1％-0.3％。

11、作为优化：所述的原铁水中加入了一定量的nb元素提升了材质性能，材质性能稳定在500mpa以上。

12、一种高强度低成本蠕墨铸铁材质的喂丝法生产工艺，包括如下步骤：

13、步骤一、将配好的炉料放置在中频炉中熔炼，当炉中熔有三分之一量的铁水后，加入碳化硅，同时加入增碳剂对铁水进行增碳处理，当炉料熔化五分之四后，加入硅铁、铌铁，待铁水熔清后根据光谱检测结果加入适量铜和锡等合金；

14、步骤二、铁水熔炼完成后，进行铁水精炼；首先测得原铁水化学成分的c、si、s及合金元素，将原铁水成分调整至工艺要求范围内；

15、步骤三、出铁前，进行测温，出铁温度控制在蠕化孕育要求范围内；

16、步骤四、出铁后，由叉车将装有原铁水的蠕化包平稳转运至喂丝机喂丝口处进行蠕化处理；

17、步骤五、蠕化处理后再将蠕化处理后的铁水转运出来进行扒渣，并对蠕化处理后铁水取样浇入双室样杯进行热分析，通过热分析数据、曲线判定铁水蠕化处理是否达到技术要求；

18、步骤六、把蠕化孕育处理合格的铁水浇入砂型铸型；

19、步骤七、铸件自然冷却至400度以下开箱清理流转。

20、作为优化：所述的步骤一中，炉料配比按重量百分比为高纯生铁10-30％、回炉料10-30％、低硫废钢30-60％。

21、作为优化：所述的步骤二中，铁水精炼的温度在1520-1550℃之间，保温10分钟以上。

22、作为优化：所述的步骤六中，砂型铸型的浇注时间控制在10分钟内完成，浇注温度控制在1400-1460℃之间。

23、有益效果：本发明专利与现蠕墨铸铁生产在技术上有如下优势：

24、1、现生产的蠕墨铸铁采用的是冲入法和喂比法，但材质性能很难稳定在500mpa以上。本发明在铁水中加入了一定量的nb元素提升了材质性能，材质性能可以稳定在500mpa以上。

25、2、现生产的蠕墨铸铁采用的是冲入法和喂比法，要使材质性能稳定≥500mpa，则需要在铁水中加入贵重合金元素mo，来提升了材质性能，但生产成本较高，同时增加了产品缩孔、缩松的风险。本发明在铁水中加入了一定量的nb元素替代了mo元素，能在保持材质性能的不降低同时，降低了生产成本。

26、3、本发明提高了蠕墨铸铁的材质性能，柴油机气缸盖壁厚在15-25mm处，本体抗拉强度≥500mpa，布氏硬度为200-250hb，蠕化率≥80％。

技术特征：

1.一种高强度低成本蠕墨铸铁材质，其特征在于：所述的蠕墨铸铁材质的炉料采用高纯生铁、回炉料、低硫废钢、碳化硅及其它合金加入中频炉中熔化成原铁水；原铁水成分检验合格后，使用喂丝机采用喂丝法对铁水进行蠕化处理；蠕化处理后的铁水采用双室样杯进行热分析，确认铁水处理后是否达到技术要求；将达到技术要求的铁水扒渣浇注，可获得高强度低成本的蠕墨铸铁材质；

2.根据权利要求1所述的高强度低成本蠕墨铸铁材质，其特征在于：所述的原铁水中加入了一定量的nb元素提升了材质性能，材质性能稳定在500mpa以上。

3.一种根据权利要求1所述的高强度低成本蠕墨铸铁材质的喂丝法生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的高强度低成本蠕墨铸铁材质的喂丝法生产工艺，其特征在于：所述的步骤一中，炉料配比按重量百分比为高纯生铁10-30％、回炉料10-30％、低硫废钢30-60％。

5.根据权利要求3所述的高强度低成本蠕墨铸铁材质的喂丝法生产工艺，其特征在于：所述的步骤二中，铁水精炼的温度在1520-1550℃之间，保温10分钟以上。

6.根据权利要求3所述的高强度低成本蠕墨铸铁材质的喂丝法生产工艺，其特征在于：所述的步骤六中，砂型铸型的浇注时间控制在10分钟内完成，浇注温度控制在1400-1460℃之间。

技术总结本发明公开了一种高强度低成本蠕墨铸铁材质及其喂丝法生产工艺，蠕墨铸铁材质的炉料采用高纯生铁、回炉料、低硫废钢、碳化硅及其它合金加入中频炉中熔化成原铁水；原铁水成分检验合格后，使用喂丝机采用喂丝法对铁水进行蠕化处理；蠕化处理后的铁水采用双室样杯进行热分析，确认铁水处理后是否达到技术要求；将达到技术要求的铁水扒渣浇注，可获得成品。本发明在铁水中加入了一定量的Nb元素提升了材质性能，材质性能可以稳定在500MPa以上，能在保持材质性能的不降低同时，降低了生产成本。本发明提高了蠕墨铸铁的材质性能，柴油机气缸盖壁厚在15‑25mm处，本体抗拉强度≥500MPa，布氏硬度为200‑250HB，蠕化率≥80％。技术研发人员：车艳生,何春华,姜金文,周勋,侯春艳,廉振文受保护的技术使用者：上柴动力海安有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29