專利名稱：一種耐熱耐蝕蠕墨鑄鐵材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種耐熱耐蝕蠕墨鑄鐵材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在金屬材料領(lǐng)域中，耐熱耐蝕鑄鐵作為低成本耐熱耐蝕材料一直受到普遍重視。CN200810139616. 1號申請公開一種焦?fàn)t護爐鐵件專用高性能蠕墨鑄鐵，屬于蠕墨 鑄鐵鑄造領(lǐng)域。化學(xué)組成為(重量百分比)碳C 3. 5 3.7%、硅Si 2. 2 2.9%、錳Mn ^ 0. 2% MP <0.08%、硫 S <0.04%、鉻 Cr 0.4 0.6%、鈦 Ti 0.2 0.3%。與現(xiàn) 有蠕墨鑄鐵相比，蠕化率穩(wěn)定在60% 80%之間?？估瓘姸冗_(dá)到455. 6-489MPa，延伸率達(dá) 到3. 46-3. 88%，而當(dāng)試樣在240°C 690°C進行熱循環(huán)時，產(chǎn)生最早裂紋的循環(huán)次數(shù)達(dá)到 480-520次，明顯優(yōu)于普通蠕墨鑄鐵，是灰鑄鐵的兩倍半，是普通蠕墨鑄鐵的1. 5倍。CN201010150314. 1號申請公開一種稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵，它包括Fe、Cr、Co、 Mo、Cu、Si、Mn、C、S、P及微量元素Nb、V、Zr、N和Re，在電爐中熔煉而成；其合金成份(按重 量百分比)組成:Cr :0. 50 18. 80,Co 0. 10 21. 50,Mo 0. 15 3. 80,Cu 0. 20 3. 50、 Si 2. 50 18. 50,Mn :0. 60 1. 20,C :0. 80 3. 20,S :0. 02 0. 15,P :0. 10 0. 20,Re 0. 50 3. 20、Nb、V、Zr、N 適量、！^ 余量。這些鑄鐵的韌性仍然有限，因此也就影響材料 耐熱性或耐熱耐蝕性的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述技術(shù)缺陷，提供一種耐熱耐蝕蠕墨鑄鐵材料，該材料 具有良好的性能。本發(fā)明的另一目的是提供一種耐熱耐蝕蠕墨鑄鐵材料的制備方法，該制備方法工 藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種耐熱耐蝕蠕墨鑄鐵材料，該材料以蠕墨鑄鐵為基體，在基體上分布著由鐵絲形成 的金屬絲團，所用鐵絲直徑為l_2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，鐵絲占材料的體積百分 比為5-40% ；
蠕墨鑄鐵基體的化學(xué)成分的重量百分含量C為3. 3% 3. 5%，Si為3. 7% 3. 9%, Mn 為 0. 1-0. 4%, Dy 為 0. 4-0. 7%, Zr 為 0. 4-0. 7%, Ρ<0· 03%, S <0. 025%,其余為 Fe ；
鐵絲的化學(xué)成分的重量百分含量為C為0. 05-0. 07%，Si為0. 2% 0. 3%, Mn為 0. 40-0. 45%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為 Fe。基體中還分布有Co3C、Co2Si、Cr3Si和Cr23C6化合物顆粒。耐熱耐蝕蠕墨鑄鐵材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟
鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲的準(zhǔn)備取直徑為l_2mm、成分重量百分含量C為0. 05-0. 07%, Si 為0. 2% 0. 3%, Mn為0. 40-0. 45%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余為Fe的鐵絲，控制鐵絲占 材料的體積百分比為5-40% ；按常規(guī)方法取一半鐵絲表面鍍鉻，另一半鐵絲表面鍍鈷；分別形成鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵 絲，鍍鉻和鍍鈷層的厚度均為100-500 μ m ；
按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲各取一根絲形成球狀的混合雙 絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10-15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲團的 松緊程度由鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置完畢后，將鑄 型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；
蠕墨鑄鐵材料基體的準(zhǔn)備按重量百分含量C為3. 3% 3. 5%，Si為3. 7% 3. 9%, Mn 為 0. 1-0. 4%, Dy 為 0. 4-0. 7%, Zr 為 0. 4-0. 7%, P<0. 03%, S <0. 025%,其余為 Fe 的螺墨鑄 鐵進行配料；蠕墨鑄鐵在感應(yīng)電爐中熔化，澆注溫度為1420-1460°C;澆注前，在澆包中依次 加入占鐵水質(zhì)量的0. 6-0. 8%的75硅鐵孕育劑和0. 4-0. 6%的含Dy稀土蠕化劑，采用沖入 法順流沖入火包中，稀土蠕化劑中按重量百分含量Dy為25%，硅為25%，其余為鐵；蠕墨鑄鐵 材料中其它的Dy量，采用含Dy50%鏑鐵方式加入；
將上述蠕墨鑄鐵鐵水澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，液態(tài)鐵水將鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲 包圍，然后冷卻凝固，形成以蠕墨鑄鐵為基的其中分布有金屬絲團的材料。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下
1、本發(fā)明材料中的鐵絲自身具有相當(dāng)?shù)膹姸群洼^高的韌性。鐵絲和蠕墨鑄鐵的基體都 是鐵。因此鐵絲和蠕墨鑄鐵很容易結(jié)合起來，形成很好的冶金結(jié)合。這樣，鐵絲分布在脆性 蠕墨鑄鐵中，對材料具有很好的增強增韌作用。2、當(dāng)鐵水進入鑄型型腔與鐵絲接觸，鐵絲表面的Co和Cr熔于鐵水，鐵水中的C、 Si和鐵絲表面的Co和Cr反應(yīng)形成Co2Si、Cr3Si、Co3C和Cr23C6，促進鐵水中的C以碳化 物的形式析出，這些反應(yīng)物比滲碳體硬度更高，形成的這種特殊化合物進一步提高了材料 的耐熱耐蝕性。3、材料中的Dy具有反石墨球化作用，對形成蠕墨有決定作用。另外對蠕墨鑄鐵的 組織具有顯著細(xì)化的作用，對于蠕墨鑄鐵的增韌有重要的作用。另外C和Dy也會形成化合 物Dy3C，有助于材料耐熱耐蝕性的提高。^ 對蠕墨鑄鐵的組織具有顯著細(xì)化的作用，C和 ^ 也會形成化合物&C，分布于基體中也有助于材料耐熱耐蝕性的提高。本發(fā)明材料中的 P、S為材料中的雜質(zhì)，控制在允許的范圍即可。4、本發(fā)明鑄鐵材料不用貴重稀土元素，主要合金元素又鐵絲帶入，鐵絲材料成本 低，制備工藝簡便，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)的合金材料性能好，而且非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。適合用 于制造許多耐熱耐蝕件。本發(fā)明的鑄鐵材料性能見表1。


圖1為本發(fā)明實施例一制得的耐蝕蠕墨鑄鐵材料的金相組織。圖1可以看到在蠕墨鑄鐵與鐵絲結(jié)合良好。
具體實施例方式以下各實施例僅用作對本發(fā)明的解釋說明，其中的重量百分比均可換成重量g、kg 或其它重量單位。以下鐵絲均為市購，鍍層自制。
實施例一
蠕墨鑄鐵材料基體的成分
鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲的準(zhǔn)備取直徑為1mm、成分重量百分含量C為0. 05%，Si為 0. 2%, Mn為0. 40%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為!^e的鐵絲。鐵絲占材料的體積百分比為5%。按常規(guī)方法在一半鐵絲表面鍍鉻，另一半鐵絲表面鍍鈷；分別形成鍍鉻鐵絲和鍍 鈷鐵絲，鍍鉻和鍍鈷層的厚度均為100 μ m，形成的鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲二者總體長度相 當(dāng)；
按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲各取一根絲形成球狀的混合雙 絲金屬絲團(兩根絲同時成型，形成雙絲金屬絲團，成型可按洗碗用的清潔球或稱鋼絲球的 方法)，金屬絲團直徑為15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲團的松緊程度 由鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置完畢后，將鑄型的上型 蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；
蠕墨鑄鐵材料基體的準(zhǔn)備按重量百分含量C為3. 3%，Si為3. 7%, Mn為0. 1%, Dy為 0. 4%, Zr為0. 4%, P<0. 03%, S <0. 025%,其余為！^的蠕墨鑄鐵進行配料；蠕墨鑄鐵在感應(yīng) 電爐中熔化，澆注溫度為1435-1445°C ；澆注前，在澆包中依次加入占鐵水質(zhì)量的0. 6%的 75硅鐵孕育劑和0. 4%的含Dy稀土蠕化劑，采用沖入法順流沖入火包中，稀土蠕化劑中按 重量百分含量Dy為25%，硅為25%，其余為鐵；蠕墨鑄鐵材料中其它的Dy量，采用含Dy50% 鏑鐵方式加入；
將上述蠕墨鑄鐵鐵水澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，液態(tài)鐵水將鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲 包圍，然后冷卻凝固，形成以蠕墨鑄鐵為基的其中分布有金屬絲團的材料。實施例二
蠕墨鑄鐵材料基體成分按重量百分比c為3. 5%，Si為3. 9%, Mn為0. 4%, Dy為0. 7%, Zr 為 0. 7%, Ρ<0· 03%, S <0. 025%,其余為 Fe 進行配料。鐵絲成分的重量百分含量為C為0. 07%, Si為0. 3%, Mn為0. 45%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。鐵絲直徑為2mm。鐵絲占材料的體積百分比為40%。按常規(guī)方法在一半鐵絲表面鍍鉻，另一半鐵絲表面鍍鈷；分別形成鍍鉻鐵絲和鍍 鈷鐵絲，鍍鉻和鍍鈷層的厚度均為500 μ m, 二者總體長度相當(dāng)。按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制 作帶鍍層的兩種金屬絲混合的雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10cm。制備中，在澆包中依次加入占鐵水質(zhì)量的0. 8%的75硅鐵孕育劑和0. 6%的含Dy 稀土蠕化劑，其余制備方法同實施例一。實施例三
蠕墨鑄鐵材料基體成分按重量百分比C為3. 4%，Si為3. 8%, Mn為0. 13%, Dy為 0. 45%, Zr 為 0. 6%, Ρ<0· 03%, S <0. 025%,其余為 Fe。鐵絲成分的重量百分含量為C為0. 06%, Si為0. 25%, Mn為0. 43%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。鐵絲直徑為1.5mm。鐵絲占材料的體積百分比為20%。按常規(guī)方法在一半鐵絲表面鍍鉻，另一半鐵絲表面鍍鈷；分別形成鍍鉻鐵絲和鍍 鈷鐵絲，鍍鉻和鍍鈷層的厚度均為200 μ m, 二者總體長度相當(dāng)。按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制 作帶鍍層的兩種金屬絲混合的雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為15cm。
制備中，在澆包中依次加入占鐵水質(zhì)量的0. 7%的75硅鐵孕育劑和0. 5%的含Dy 稀土蠕化劑，其余制備方法同實施例一。對比實施例四原料配比不在本發(fā)明范圍內(nèi)的實例
蠕墨鑄鐵材料基體成分按重量百分比C為3. 2%，Si為3. 2%, Mn為0. 05%, Dy為0. 3%, Zr 為 0. 3%, P<0. 03%, S <0. 025%,其余為 Fe。鐵絲成分的重量百分含量為C為0. 03%, Si為0. 1%, Mn為0. 3%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。鐵絲直徑為0.5mm。鐵絲占材料的體積百分比為4%。鐵絲表面不鍍鉻，也不鍍鈷。按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制作雙絲(二股鐵絲)金屬 絲團，金屬絲團直徑為15cm。制備方法同實施例一。對比實施例五原料配比不在本發(fā)明范圍內(nèi)的實例
蠕墨鑄鐵材料基體成分按重量百分比C為3. 6%，Si為4%，Mn為0. 6%, Dy為0. 8%, Zr 為 0. 8%, P<0. 03%, S <0. 025%,其余為 Fe。鐵絲成分的重量百分含量為C為0. 08%, Si為0. 4%, Mn為0. 5%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。鐵絲直徑為3mm。鐵絲占材料的體積百分比為45%。按常規(guī)方法在鐵絲表面全部鍍鈷；形成鍍鈷鐵絲，鍍鈷層的厚度均為600 μ m。按 清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制作雙絲(兩股鍍鈷鐵絲)金屬絲團，金屬絲團直徑為10cm。制備方法同實施例一。表 權(quán)利要求
1.一種耐熱耐蝕蠕墨鑄鐵材料，該材料以蠕墨鑄鐵為基體，在基體上分布著由鐵絲形 成的金屬絲團，所用鐵絲直徑為l-2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，鐵絲占材料的體積百 分比為5-40% ；蠕墨鑄鐵基體的化學(xué)成分的重量百分含量C為3. 3% 3. 5%，Si為3. 7% 3. 9%, Mn 為 0. 1-0. 4%, Dy 為 0. 4-0. 7%, Zr 為 0. 4-0. 7%, Ρ<0· 03%, S <0. 025%,其余為 Fe ；鐵絲的化學(xué)成分的重量百分含量為C為0. 05-0. 07%，Si為0. 2% 0. 3%, Mn為 0. 40-0. 45%, P<0. 02%, S <0.025%,其余為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱耐蝕蠕墨鑄鐵材料，其特征在于所述基體中還分布有 Co3C、Co2Si、Cr3Si 和 Cr23C6 化合物顆粒。
3.耐熱耐蝕蠕墨鑄鐵材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲的準(zhǔn)備取直徑為l_2mm、成分重量百分含量C為0. 05-0. 07%, Si 為0. 2% 0. 3%, Mn為0. 40-0. 45%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余為Fe的鐵絲，控制鐵絲占 材料的體積百分比為5-40% ；按常規(guī)方法取一半鐵絲表面鍍鉻，另一半鐵絲表面鍍鈷；分別形成鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵 絲，鍍鉻和鍍鈷層的厚度均為100-500 μ m ；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲各取一根絲形成球狀的混合雙 絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10-15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲團的 松緊程度由鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置完畢后，將鑄 型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；蠕墨鑄鐵材料基體的準(zhǔn)備按重量百分含量C為3. 3% 3. 5%，Si為3. 7% 3. 9%, Mn 為 0. 1-0. 4%, Dy 為 0. 4-0. 7%, Zr 為 0. 4-0. 7%, P<0. 03%, S <0. 025%,其余為 Fe 的螺墨鑄 鐵進行配料；蠕墨鑄鐵在感應(yīng)電爐中熔化，澆注溫度為1420-1460°C;澆注前，在澆包中依次 加入占鐵水質(zhì)量的0. 6-0. 8%的75硅鐵孕育劑和0. 4-0. 6%的含Dy稀土蠕化劑，采用沖入 法順流沖入火包中，稀土蠕化劑中按重量百分含量Dy為25%，硅為25%，其余為鐵；蠕墨鑄鐵 材料中其它的Dy量，采用含Dy50%鏑鐵方式加入；將上述蠕墨鑄鐵鐵水澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，液態(tài)鐵水將鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲 包圍，然后冷卻凝固，形成以蠕墨鑄鐵為基的其中分布有金屬絲團的材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐熱耐蝕蠕墨鑄鐵材料及其制備方法，該材料具有良好的性能。其制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。該材料以蠕墨鑄鐵為基體，在基體上分布著由鐵絲形成的金屬絲團，所用鐵絲直徑為1-2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，鐵絲占材料的體積百分比為5-40%。
文檔編號C22C49/14GK102071371SQ201110007479
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者王玲, 許雨蒙, 趙浩峰 申請人:南京信息工程大學(xué)