低锰高强度铸铁及其熔炼工艺.pdf

发明所属技术领域
    本发明属于铸铁合金及其熔炼工艺。

    现有技术背景：

    目前各种低压阀门，发动机缸体、缸盖、机床底座使用的灰铸铁，按规范要求，其化学成份锰含量在0.5～1.3%，才能保证铸件的机械性能达到标准。传统理论认为在铸铁中锰含量要与硫含量保持一定的比例，并认为锰的不足比过剩更加危险。因而在目前高强度灰铸铁的熔炼工艺过程中，加入锰铁合金提高铸铁中锰含量是保证高强度灰铸铁产品质量所必须的一项操作程序。但添加锰铁合金使铸铁成本增加。到目前为止在国内外铸铁行业中，尚没有关于高强度灰铸铁熔炼工艺中不添加锰铁合金的报导。在现行的高强度灰铸铁材料质量标准中也未见到锰含量低于0.5%的报导。

    发明的目的：

    本发明的目的在于发明完全符合高强度铸铁规范要求的，锰含量低于0.5%的新品种铸铁及其熔炼工艺。

    发明的内容

    本发明包含具有共同主题的两个密切相关的技术内容。

    发明内容之一是从实验中发现了在铸铁行业中传统认为的必须强调成份中的“锰硫比”，是不必要的。同时，在不添加锰铁合金的情况下，发现锰含量的多少对于灰铸铁的机械性能，无决定性的影响。将这一发现应用于铸铁技术中，发明了对铸铁中锰含量不作下限要求的低锰高强度铸铁合金。具体讲，目前规范中要求高强度灰铸铁中锰含量必须在0.5～1.3%之间，而本发明地特征在于锰含量为微量～0.5%，并不影响高强度灰铸铁的各项性能指标。因此可以不把锰含量的下限作为高强度灰锰铸铁质量要求的规范内容。由此开发出区别于传统高强度灰铸铁，含锰量在微量～0.5%之内（其含量系由原料中带入），的一系列新规格低锰灰铸铁材料。本发明低锰高强度铸铁合金的化学成份为：Mn：微量～0.5%（原料自然带入）;其余原素及含量为：C：3.2～3.4%，Si：1.2～1.5%，P：微量～0.15%，S：微量～0.17%，Si/C：0.3～0.5，Ceq：3.6～4.0%。

    由于影响灰铸铁性质的决定因素，是铸铁中石墨的形态，而决定石墨形态的主要因素不是锰，锰在一定的含量范围内能使铸铁中珠光体细化，提高铸铁的硬度，但它阻碍铸铁中碳的石墨化，对决定铸铁质量优化的A型石墨的形成，不起主导作用，锰在铸铁中虽然能起到一般的脱硫作用，但其生成的硫化物会使铁水浑浊而影响铸造工艺性能，所以减少它的含量是可行的。本发明低锰灰铸铁，在实践中已证实，在上述化学成份配比下可得到理想的A型石墨，铁和碳的共晶晶粒细化，渗炭体含量减少。铸件产品既得到应有的强度和硬度，还改善了加工性能。本发明铸铁的成份和机械性能与HT20～40，HT25～47两种规格的灰铸铁的成份（%）和机械性能的比较见表1、表2。

    发明内容之二在于，由于认识到灰铸铁中锰的含量不必规定下限，因此不必为保证铸铁中相当比例的锰而在熔炼过程中添加锰铁合金，从而减去操作规程中规定的添加锰铁合金的程序。采用本发明熔炼工艺得到的灰铸铁中所含的锰是原料例如生铁、废钢中所含有的。本发明的特征只在于不追求灰铸铁中锰含量比例在熔炼工艺中不添加锰铁合金，并不涉及到最终产品灰铸铁中锰含量的实际成份比例。

    本发明的实施例

    本发明低锰灰铸铁，利用一般惯用的冲天炉熔炼，在熔炼HT20-40，HT25-47灰铸铁时，不加入锰铁合金，铸造各种低压阀门，及各种阀门零件，铸件的重量从1公斤到4吨，壁厚从6毫米到60毫米，产品的各项技术指标都达到工作性能要求的标准。经一年多的生产试验，本发明的方案完全得到证实。

    发明的优点：

    本发明的低锰灰铸铁材料及其熔炼工艺的优点在于降低了铸铁的成本，提高了生产效率。低锰灰铸铁各项机械性能符合国家标准HT20～40，HT25-47的要求，在一定条件下可达到HT30-54的要求，能广泛用于各类机械零件制造。