[发明专利]一种抗铝液氧化耐热球墨铸铁及制造方法

说明书

技术领域

本发明属于机械行业铸造加工领域，具体是指一种抗铝液氧化耐热球墨铸铁，还涉及该球墨铸铁的制造方法。

背景技术

不同的铝合金铝液温度有所差别，一般铝液浇注温度在660-760℃之间而熔炼处理温度均在700℃以上，有时甚至会产生过热现象达到800℃以上，所有用来熔化、浇注、盛装、转运、测量铝液的器具，因为其长期浸泡在铝水中，都要求这些零部件不但具备一定的强度，更要具备耐高温的性能。

铝与铁的亲和力，铁在高温铝液中有较大的溶解度，铝液可以吸收的铁量为33.3％，而铁在铝合金中是主要的杂质元素，严重影响铝的质量。一般铝及其铝合金中铁的含量不许超过0.5％。由于在熔炼、浇注过程中许多工具的材质均为铁合金制品。铝液在工艺处理中将铁合金工具中的“铁”元素慢慢吸收了，不但造成铁器使用寿命短，而且严重影响铝件的质量，降低了铝材的品质。

铝液氧化，在熔炼铝及其合金中会产生包括氧化铝在内的大量金属氧化物。此氧化物主要来源以下三个方面：①来源于铝及其铝合金本身；②金属器皿及工具中除铁元素以外其他合金成分；③炉衬材料受到侵蚀，吸收了炉衬材料其他化合物。

高温烧损，用来熔炼铝及其铝合金的使用工具及器皿材料中，有些合金元素很容易烧损。如：材料中的“碳”元素，在长时间高温工作条件下慢慢被烧损造成材料中形成细微的孔洞，从而加速了铝对工具、器皿的腐蚀、降低了使用寿命。目前铸造行业中的压力铸造、低压铸造中专门用于熔铝坩埚、浇勺、料筒、测量器具等浸泡在铝液中的零部件，是该行业工艺装备不可缺少的零部件材料。除铁器以外，暂无其他材料可取代。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗铝液氧化耐热球墨铸铁制造方法，解决球墨铸铁遇高温铝液被氧化的技术问题，降低铝与铁的亲和力，从而提高压力铸造、低压铸造中所使用的熔铝坩埚、浇勺、料筒、测量器具的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明借鉴国内外铸造领域最新发明专利技术、实行高合金化。抗铝液氧化耐热球墨铸铁，包含以下重量百分比的化学成分：C.2.5～3.0，Si.3～5，Mn.0.3～0.5，S＜0.05，P＜0.07，Re.0.02～0.03，Mg.0.05～0.07，Mo.0.3～0.7，Cu.0.2～.4，Al.2.0～4.0，Ni.0.1～0.2，Ti.0.05～0.1，Cd.0.05～0.15，B.0.1～0.3，余为Fe；在常规耐热球铁和耐热灰铁的基础上增加了Mo、Cu、Ni、Ti、Cd、B六种合金元素。

球墨铸铁的制造方法，操作步骤如下：

1)Si、Mn、Mo、Ti、B以铁合金状态连同金属炉料从后炉加入，随炉熔炼；

2)Al加入方法：待炉内铁水溶化到3/4时，温度在1350℃～1400℃之间时将含铝量99.5％以上的铝锭或纯铝放入浇包中，将炉内铁水慢慢倒入浇包中，浇包中的铝熔化后再倒入炉中继续升温熔炼；或将铝用钟罩压入铁水中升温熔炼；

3)Cd的加入方法：先将镉用未生锈的铁皮包好扎严连同铜、球化剂、孕育剂一并放入浇包中，用铁板覆盖压好，炉内铁水在1450℃～1520℃时，将铁液冲入浇包内；

5)铁水全部处理完毕后，扒去炉渣进行炉前快速检验，检验球化效果和力学性能；

6)因材料流动性较低，铁水浇注时间控制在10分钟内，也可采用将处理好的铁水放入保温炉中保温浇注。

通过理论分析和反复生产实践来优化金属元素配比，在常规耐热球铁和灰铁的基础上增加了Mo、Cu、Ni、Ti、Cd、B六种合金元素，由于镉元素在金属材料中有提高材料韧性的作用，特别是在高温下能防止各金属元素分子间的相互剥离，从而提高材料的热稳定性。将镉与硼复合运用，使得这一特征更加突出。由于多元合金元素的加入，产生的积极效果主要是：1、改变了金属氧化膜的结构，改善其致密性。2、产生足够复杂的金属氧化物、金属离子，氧离子难以通过它们进行扩散，是氧化膜具有良好的保护作用，从而使材料抗氧化能力显著提升，达到延长材料使用寿命之目的。

具体实施方式

操作步骤如下：

1)按各元素重量百分比和各元素烧损量，分别计算出各合金元素的加入量。

2)Si、Mn、Mo、Ti、B，以铁合金状态连同金属炉料从后炉加入，随炉熔炼；