[其他]白口铸铁与铸钢双金属复合铸造

说明书

本发明属于双金属复合铸造工艺方法，特别是白口铸铁与碳钢或高锰钢的复合铸造工艺方法。

目前双金属复合铸造件，主要用离心铸造技术生产几何形状十分简单的缸套类，而本工艺以静态法可生产多种形状白口铸铁与铸钢双金属复合铸造的铸件，经国际联机检索尚未发现类似于本工艺所采用的技术措施。

本发明的目的是把具有抗磨料磨损性能的白口铸铁材料和具有高韧性的碳钢或高锰钢材料通过双金属复合铸造的方法制成具有两种材料双重特性的整体铸件，以提高铸件的抗磨性能（或耐热耐蚀性能）和强韧性，并根据使用中零件各部位的不同性能要求加以配置，以提高铸件机械性能和使用性能。

本工艺也可用于铸钢与铜、铸钢与其它铸铁材料的双金属复合铸件的生产上。

本发明的内容：

本发明所用母材为具有强韧性的碳钢或高锰钢材料，抗磨材料为白口铸铁。

本发明所采用的双金属复合铸造工艺，有两种工艺。

一种是由白口铸铁预先做成抗磨预制件，经清洗后固定在铸件工作部位的铸型上，然后按工艺要求把熔炼好的钢水浇入到双金属铸型内，这种工艺简称为“镶铸工艺”。

一种是按本工艺要求，将熔炼好的钢水先浇入到铸型内，再将炼好的白口铸铁，浇入到同一个铸型内，将获得双金属复合铸件，这种工艺简称为“双液”双金属铸造工艺。

采用本发明工艺制造的双金属复合铸件结合部位含有的主要合金元素呈规律性变化，即从钢层到白口层的过渡区域内，C、Cr、Si、Mo、Cu、Mn等主要合金元素的含量逐步增高，其含量高于铸钢低于白口铸铁。

双金属结合部位组织有如下几个特点：

1、双金属结合部位，经双金属铸造工艺后均呈现过渡区域和过渡组织，其明显过渡层宽度为40～100μ左右，其组织具有过共折钢以及亚共晶白口铸铁特征。由珠光体和少量隐针马氏体基体组织中均匀弥散分布的小颗粒碳化物组成的过渡组织，有机地连接铸钢层和白口铸铁层的截然不同的两种组织。

2、以双金属过渡层为界，两种金属材料各自保持自己原有的金相组织和力学性能特点，即白口铁层呈现典型亚共晶白口铸铁的组织特点和良好抗磨性能的特点，铸钢层呈现典型亚共折钢的组织特点和具有较高强韧性的特性。

3、靠近双金属过渡区域的两种金属材料的组织，比远离双金属过渡区域的两种材料组织要细，分布均匀，具有细等轴晶结晶特点。

4、过渡区域基体组织晶体结构与钢和白口铸铁晶体结构相同，没有出现新的晶体组织结构。

5、双金属过渡区域的过渡金属主要成分属过共折钢。

双金属结合部位组织：

图1、钢层组织

图2、钢层+白口铸铁层组织

图3、过渡区组织

图4、白口铸铁层组织

图5、“镶铸”双金属铸件金相组织

图6、“双液”双金属铸件金相组织

双金属复合铸造材料的结合强度和力学性能：

双金属复合铸造材料的结合强度必须介于两种材料力学性能之间，只有这样才能保证铸件的使用性能达到安全、可靠、耐久的目标。

双金属复合材料结合强度

双金属复合材料冲击韧性（20×20×110）J/cm²

双金属复合材料过渡区显微硬度

部位    显微硬度（HV100）

白口层    724

过渡区    514

钢层（靠近过渡区）    254

本发明双金属复合铸造工艺，在双金属结合面上应用代号为SⅣ的保护剂，它具有比重轻，熔点低，气化温度高，流动性好，与钢湿润性好，高温抗氧化性能良好和去锈能力强等特点，实施本工艺过程中，它有效的保护双金属结合面高温下（950～1400℃）的清洁和防止氧化，并促使两种材料的热交换，促使两种金属材料中的主要合金元素相互扩散，以形成过渡区域中间合金和中间过渡金属组织。

SⅣ保护剂的组成成份为：

Na₂So₄0.2-5% Na₂B₄O₇·10H₂O5.0-70%

Na₂Co₃0.5-25% CaCO₃0.1-5.0%

K₃Po₄0.5-25% Na₃Po₄0.5-25%