[发明专利]一种高含量珠光体厚大断面灰铸铁及其制备方法

说明书

本发明属于冶金冶炼技术领域，具体涉及一种高含量珠光体厚大断面灰铸铁及其制备方法。该高含量珠光体厚大断面灰铸铁的组成成分如下：Fe：92.66～93.88％；C：2.90～3.10％；Si：1.60～1.80％；Mn：0.80～1.00％；P：≤0.050％；S：0.070～0.090％；Cu：0.70～1.10％；Sn：0.05～0.20％。采用合适的合金元素比例，结合简单的制备工艺，经过多次孕育，得到具有良好力学性能和金相组织的灰铸铁，适用于毛坯重量≥3000kg，壁厚100～400mm的厚大断面灰铸铁，且珠光体含量大于90％，A型石墨≥90％。

技术领域

本发明属于冶金冶炼技术领域，具体涉及一种高含量珠光体厚大断面灰铸铁及其制备方法。

背景技术

灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，因断裂时断口呈暗灰色，故称为灰铸铁，主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，碳量较高(为2.7％～4.0％)，可看成是碳钢的基体加片状石墨，是应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量80％以上。灰铸铁具有良好的铸造性能、减振性、耐磨性能、切削加工性能和较低的缺口敏感性，在风电、机械加工、机床、汽车等行业，应用广泛。按基体组织的不同，灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁、珠光体-铁素体基体灰铸铁和珠光体基体灰铸铁。

灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体-珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁，因此工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。同时片状石墨对基体割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。

按GB/T 9439-1988规定，根据直径30mm单铸试棒的抗拉强度，将灰铸铁分为六个牌号：分别是HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350，随着材料的发展，HT400牌号应运而生。然而常规高性能灰铸铁件都是小件，壁厚≤60mm，铸件重量几公斤到几十公斤不等，灰铸铁小件因为壁厚小，冷却快，基体组织和力学性能比较好控制。壁厚超过60-300mm及以上，铸件重量超过3吨以上，本体珠光体含量≥90％，A型石墨≥90％，从工艺角度还是很难保障的。

发明内容

本发明的目的是提供一种高含量珠光体厚大断面灰铸铁，具有良好的力学性能，适用于铸件毛坯重量≥3000㎏，壁厚100～400mm的高性能珠光体灰铸铁。

本发明技术方案中的高含量珠光体厚大断面灰铸铁，其组成成分如下：

Fe：92.66～93.88％；

C：2.90～3.10％；

Si：1.60～1.80％；

Mn：0.80～1.00％；

P：≤0.050％；

S：0.070～0.090％；

Cu：0.70～1.10％；

Sn：0.05～0.20％。

本发明加入增强促进珠光体形成的锰、铜和锡，合金添加量总计1.55～2.30％，可以提高壁厚处的冷却速度，在凝固共析转变时，奥氏体碳向外扩散，与铜锰锡形成稳定的碳化物，从而确保共析转变向珠光体和石墨转变，其中铜是稳定珠光体的元素，偏析性小，通过锰、铜、锡三种元素的结合，可以解决铸件局部应力集中的问题，并防止薄壁件形成过冷石墨。

进一步地，上述高含量珠光体厚大断面灰铸铁为亚共晶成分，碳当量3.4～3.70％。

进一步地，上述高含量珠光体厚大断面灰铸铁的初晶温度为1230～1260℃，共晶温度为1210～1240℃。