《一种耐热可锻铸铁材料及制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种耐热可锻铸铁材料及制备方法.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN102051546A43申请公布日20110511CN102051546ACN102051546A21申请号201110007459022申请日20110114C22C47/02200601C22C47/08200601C22C49/08200601C22C49/14200601C22C37/10200601C22C111/00200601C22C121/0220060171申请人南京信息工程大学地址210044江苏省南京市浦口区宁六路219号72发明人王玲赵浩峰刘美玲74专利代理机构南京汇盛专利商标事务所普通合伙32238代理人张立荣54发明名称一种耐热可锻铸铁材料及制备方。
2、法57摘要本发明提供一种耐热可锻铸铁材料及其制备方法，该材料具有良好的性能。其制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该耐热可锻铸铁材料以可锻铸铁为基体，在基体上分布着中碳钢丝和铁丝形成的金属丝团，所用中碳钢丝及铁丝直径均为12MM，中碳钢丝和铁丝两者占材料的体积百分比为540，金属丝团的直径为1015CM。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图1页CN102051552A1/1页21一种耐热可锻铸铁材料，该材料以可锻铸铁为基体，在基体上分布着由中碳钢丝和铁丝形成的金属丝团，所用中碳钢丝及铁丝直径均为12MM，材料中中碳钢丝与铁丝的长度。
3、相当，金属丝团的直径为1015CM，中碳钢丝和铁丝两者占材料的体积百分比为540；可锻铸铁基体的化学成分的重量百分含量C为2629，SI为2833,MN为0406,ZR为0507,Y为0507,P008,S025,其余为FE；中碳钢丝的化学成分的重量百分含量为C为03053，SI为02025,MN为05065,P002,S002,其余为FE，铁丝的化学成分的重量百分含量为C为005009，SI为0203,MN为025035,P002,S0025,其余为FE。2根据权利要求1所述的铸铁材料，其特征在于基体中还分布着化合物NI3C、NI3SI、CO2SI和CO3C颗粒。3一种耐热可锻铸铁材料及制备。
4、方法，其特征在于它包括以下步骤镀镍中碳钢丝及镀钴铁丝的准备取直径为022MM、成分为C为03053，SI为02025,MN为05065,P002,S002,其余为FE的中碳钢丝；取直径为12MM、成分重量百分含量为C为005009，SI为0203,MN为025035,P002,S0025,其余为FE的铁丝；材料中中碳钢丝与铁丝的长度相当，控制中碳钢丝和铁丝两者共占材料的体积百分比为540；按常规方法在中碳钢丝表面镀镍；按常规方法在铁丝表面镀钴；镀镍、镀钴层的厚度为50500微米；按清洁球生产的常规方法将上述镀镍中碳钢丝及镀钴铁丝各取一根丝形成球状的混合双丝金属丝团，金属丝团直径为1015CM，。
5、将若干金属丝团放入铸型下型型腔中，金属丝团的松紧程度由中碳钢丝和铁丝两者共占材料的体积百分比决定，保证金属丝团正好放满铸型；布置完毕后，将铸型的上型盖于下型上，合箱完毕后等待铁水浇注；可锻铸铁材料基体的准备按重量百分含量C为2629，SI为2833,MN为0406,ZR为0507,Y为0507,P008,S025,其余为FE的可锻铸铁进行配料；可锻铸铁原料在感应电炉中熔化，形成液态铁水，熔化温度为14501500；将上述可锻铸铁铁水浇入装有金属丝团的干砂铸型，液态铁水将镀镍中碳钢丝及镀钴铁丝包围，然后冷却凝固；然后将凝固得到的铸铁放入电炉中热处理加热到960980，保温59小时后随炉冷却，即得。
6、到以可锻铸铁为基的其中分布有金属丝团的耐热材料。权利要求书CN102051546ACN102051552A1/5页3一种耐热可锻铸铁材料及制备方法技术领域0001本发明属于金属材料领域，涉及一种耐热可锻铸铁材料及其制备方法。背景技术0002在金属材料领域中,耐热可锻铸铁作为低成本耐热材料一直受到普遍重视。0003CN87105171一种用代铋合金生产可锻铸铁新工艺，其是用一种新型合金作为孕育剂加入，能促成可锻铸铁坏件形成白口，代替传统的金属纯铋。该合金是由铜、铅、锡冶金精炼时产生的烟尘或电解阳极泥中提出，在冶金精炼过程中富集为含铋1530，铅6070并含少量其它元素的合金。炉前采用硅铁、铝与该。
7、合金复合孕育，可以实现720750范围低温退火，获得铁素体加石墨的黑心可锻铸铁。该合金价格仅为金属纯铋的1/21/5。00041997年沈阳工业大学学报第4期报道了古可成等对耐热可锻铸铁的耐热性研究。合金成分中，CR为25，SI为45。热处理制度为在1050左右保温5H，然后850左右保温3H，后在600出炉。在950保温54H的氧化速度为0007500207MG/CM2H，在950保温150H的氧化速度为0010301611MG/CM2H。尽管在可锻铁上采取措施，但是可锻铁韧性不足。因此，对于材料耐热性的提高也受到了限制。发明内容0005本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种耐热可锻铸铁。
8、材料，该材料具有良好的性能。0006本发明的另一目的是提供一种耐热可锻铸铁材料的制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。0007本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种耐热可锻铸铁材料，该材料以可锻铸铁为基体，在基体上分布着由中碳钢丝和铁丝形成的金属丝团，所用中碳钢丝及铁丝直径均为12MM，材料中中碳钢丝与铁丝的长度相当，金属丝团的直径为1015CM，中碳钢丝和铁丝两者占材料的体积百分比为540；可锻铸铁基体的化学成分的重量百分含量C为2629，SI为2833,MN为0406,ZR为0507,Y为0507,P008,S025,其余为FE；中碳钢丝的化学成分的重量百分含量为C为。
9、03053，SI为02025,MN为05065,P002,S002,其余为FE，铁丝的化学成分的重量百分含量为C为005009，SI为0203,MN为025035,P002,S0025,其余为FE。0008基体中还分布着化合物NI3C、NI3SI、CO2SI和CO3C颗粒。0009一种耐热可锻铸铁材料及制备方法，其特征在于它包括以下步骤镀镍中碳钢丝及镀钴铁丝的准备取直径为022MM、成分为C为03053，SI为02025,MN为05065,P002,S002,其余为FE的中碳钢丝；说明书CN102051546ACN102051552A2/5页4取直径为12MM、成分重量百分含量为C为00500。
10、9，SI为0203,MN为025035,P002,S0025,其余为FE的铁丝；材料中中碳钢丝与铁丝的总体长度相当，控制中碳钢丝和铁丝两者共占材料的体积百分比为540；按常规方法在中碳钢丝表面镀镍；按常规方法在铁丝表面镀钴；镀镍、镀钴层的厚度为50500微米；按清洁球生产的常规方法将上述镀镍中碳钢丝及镀钴铁丝各取一根丝形成球状的混合双丝金属丝团，金属丝团直径为1015CM，将若干金属丝团放入铸型下型型腔中，金属丝团的松紧程度由中碳钢丝和铁丝两者共占材料的体积百分比决定，保证金属丝团正好放满铸型；布置完毕后，将铸型的上型盖于下型上，合箱完毕后等待铁水浇注；可锻铸铁材料基体的准备按重量百分含量C为。
11、2629，SI为2833,MN为0406,ZR为0507,Y为0507,P008,S025,其余为FE的可锻铸铁进行配料；可锻铸铁原料在感应电炉中熔化，形成液态铁水，熔化温度为14501500；将上述可锻铸铁铁水浇入装有金属丝团的干砂铸型，液态铁水将镀镍中碳钢丝及镀钴铁丝包围，然后冷却凝固；然后将凝固得到的铸铁放入电炉中热处理加热到960980，保温59小时后随炉冷却，即得到以可锻铸铁为基的其中分布有金属丝团的耐热材料。0010本发明相比现有技术的有益效果如下1、本发明材料的中碳钢丝及镀钴铁丝自身具有相当的强度和较高的韧性。钢丝及镀钴铁丝和可锻铁的基体都是铁。因此钢丝及镀钴铁丝和可锻铁很容易结。
12、合起来，形成很好的冶金结合。这样，镀钴铁丝分布在脆性可锻铁中，对材料具有很好的增强增韧作用。中碳钢丝分布在可锻铁中，大大提高了材料的耐热性能。00112、可锻铁铁水进入铸型型腔与钢丝和镀钴铁丝表面的镍接触后，丝表面的NI及CO熔于铁水，铁水中的C、SI和钢丝及镀钴铁丝表面的NI及CO反应形成比渗碳体硬度更高的C和NI及CO的特殊化合物NI3SI、CO2SI、NI3C和CO3C，分布于基体中。形成的这种特殊化合物进一步提高了材料的耐热性。00123、材料中的ZR对可锻铁的组织具有显著细化的作用，对于可锻铁的增韧有重要的作用。另外C和ZR也会形成C和ZR化合物ZRC，有助于材料耐热性的提高。Y和C。
13、反应可形成稳定碳化物Y2C，有助于材料耐热性的提高。P、S为材料中的杂质，控制在允许的范围。00134、本发明铸铁材料不用贵重稀土元素，材料成本低，制备工艺简便，生产成本低，生产的合金材料性能好，而且非常便于工业化生产。0014本发明的铸铁材料性能见表1。附图说明0015图1为本发明实施例一制得的耐热可锻铸铁材料的金相组织。0016图1可以看到在可锻铸铁与金属丝结合良好。具体实施方式0017以下各实施例仅用作对本发明的解释说明，其中的重量百分比均可换成重量G、KG或其它重量单位。以下直径为12MM中碳钢丝及铁丝均为市购，镀层自行制作。0018实施例一说明书CN102051546ACN10205。
14、1552A3/5页5镀镍中碳钢丝及镀钴铁丝的准备中碳钢丝成分的重量百分含量为C为03，SI为02,MN为05,P002,S002,其余为FE，直径为1MM。0019铁丝成分的重量百分含量为C为005，SI为02,MN为025,P002,S0025,其余为FE，直径为1MM。所取中碳钢丝与铁丝的总体长度相当，中碳钢丝及铁丝占材料的体积百分比为5。0020中碳钢丝按常规方法表面镀镍；铁丝按常规方法表面镀钴，分别形成镀镍中碳钢丝及镀钴铁丝。镀镍、镀钴层的厚度均为50微米；制备过程如下按清洁球生产的常规方法将上述镀镍中碳钢丝及镀钴铁丝各取一根丝形成球状的混合双丝金属丝团（形成双丝金属丝团，可按洗碗用的。
15、清洁球或称钢丝球的方法制作），金属丝团直径为15CM，将若干金属丝团放入铸型下型型腔中，金属丝团的松紧程度由中碳钢丝和铁丝两者共占材料的体积百分比决定，保证金属丝团正好放满铸型；布置完毕后，将铸型的上型盖于下型上，合箱完毕后等待铁水浇注；可锻铸铁材料基体的准备按重量百分含量C为26，SI为28,MN为04,ZR为05,Y为05,P008,S025,其余为FE的可锻铸铁进行配料；可锻铸铁原料在感应电炉中熔化，熔化温度为14701480。0021将上述可锻铸铁铁水浇入装有金属丝团的干砂铸型，液态铁水将镀镍中碳钢丝及镀钴铁丝包围，然后冷却凝固；然后将凝固得到的铸铁放入电炉中热处理加热到960，保温5。
16、小时后随炉冷却，即得到以可锻铸铁为基的其中分布有金属丝团的耐热材料。0022实施例二可锻铸铁材料基体成份按重量百分含量C为29，SI为33,MN为06,ZR为07,Y为07,P008,S025,其余为FE进行配料。0023中碳钢丝成分的重量百分含量为C为053，SI为025,MN为065,P002,S002,其余为FE，直径为2MM。0024铁丝成分的重量百分含量为C为009，SI为03,MN为035,P002,S0025,其余为FE，直径为2MM。所用中碳钢丝与铁丝的总体长度相当，控制中碳钢丝及铁丝共占材料的体积百分比为40。0025中碳钢丝及铁丝表面分别镀镍和镀钴，镀镍、镀钴层的厚度为50。
17、0微米。按清洁球生产的常规方法制作带镀层的两种金属丝混合的双丝金属丝团，金属丝团直径为10CM。0026制备中，将凝固得到的铸铁放入电炉中热处理加热到980，保温9小时。其余制备过程同实施例一。0027实施例三可锻铸铁材料基体成份按重量百分含量C为27，SI为29,MN为05,ZR为06,Y为06,P008,S025,其余为FE进行配料。0028中碳钢丝的化学成分的重量百分含量为C为05，SI为023,MN为055,P002,S002,其余为FE。直径为12MM。0029铁丝的化学成分的重量百分含量为C为007，SI为025,MN为03,P002,S0025,其余为FE。直径为12MM。中碳钢。
18、丝与铁丝的总体长度相当，控制中说明书CN102051546ACN102051552A4/5页6碳钢丝及铁丝共占材料的体积百分比为25。0030中碳钢丝及铁丝表面分别镀镍和镀钴，镀镍、镀钴层的厚度为200微米。按清洁球生产的常规方法制作带镀层的两种金属丝混合的双丝金属丝团，金属丝团直径为12CM。0031制备中，将凝固得到的铸铁放入电炉中热处理加热到970，保温7小时。其余制备过程同实施例一。0032对比实施例四原料配比不在本发明范围内的实例可锻铸铁材料基体成份按重量百分含量C为22，SI为22,MN为03,ZR为04,Y为04,P008,S025,其余为FE进行配料。0033中碳钢丝成分的重量。
19、百分含量为C为02，SI为01,MN为03,P002,S002,其余为FE。直径为08MM。0034铁丝成分的重量百分含量为C为003，SI为01,MN为02,P002,S0025,其余为FE，直径为08MM，中碳钢丝与铁丝的长度相当。中碳钢丝与铁丝占材料二者占材料的体积百分比为4。0035中碳钢丝镀镍，镀镍层厚度为300微米。铁丝表面不镀钴。按清洁球生产的常规方法制作两种金属丝（镀镍中碳钢丝和铁丝）混合的双丝金属丝团，金属丝团直径为10CM。0036制备中，将凝固得到的铸铁放入电炉中热处理加热到930，保温4小时，其余制备过程同实施例一。0037对比实施例五原料配比不在本发明范围内的实例可锻。
20、铸铁材料基体成份按重量百分含量C为3，SI为4,MN为07,ZR为08,Y为08,P008,S025,其余为FE进行配料。0038中碳钢丝的化学成分的重量百分含量为C为08，SI为04,MN为07,P002,S002,其余为FE。0039铁丝的化学成分的重量百分含量为C为01，SI为06,MN为04,P002,S0025,其余为FE。直径为3MM，中碳钢丝与铁丝的长度相当。钢丝及铁丝共占材料的体积百分比为45。0040中碳钢丝不镀镍。铁丝按常规方法在表面镀钴。镀钴层的厚度为600微米。按清洁球生产的常规方法制作两种金属丝（中碳钢丝和镀钴铁丝）混合的双丝金属丝团，金属丝团直径为10CM。0041。
21、制备中，将凝固得到的铸铁放入电炉中热处理加热到1000，保温10小时。其余制备过程同实施例一。0042表1说明书CN102051546ACN102051552A5/5页7由上表可见，本发明材料中的可锻铁和中碳钢丝及镀钴铁丝的化学成分中C、SI、MN增加，利于材料硬度的提高。但是过多，会降低基体材料的韧性。P和S增加，也会降低基体材料的韧性。0043可锻铁中ZR和Y的增加不仅利于硬度的提高，而且也有利于韧性提高。但是，过多导致ZR和Y与C化合物的增加，降低材料的韧性。0044中碳钢丝及铁丝体积百分比的增加，利于材料韧性的提高。但是过多，铸铁基体包不住钢丝及镀钴铁丝，基体出现裂纹，则降低了材料的韧性，因此也降低了材料的耐热性。如产品5。0045钢丝及镀钴铁丝直径太细，表面积太大，所带NI量太多，不利于元素在铁水中的溶解。钢丝及铁丝直径太粗，在铸铁基体中分布的密度减小，不利于材料整体耐热性的提高。0046材料热处理温度不高和时间过短，不利于合金的石墨化；温度过高和时间过长，容易造成金属丝和基体组织粗化，不利于耐热性的提高。说明书CN102051546ACN102051552A1/1页8图1说明书附图CN102051546A。