一種薄壁A型石墨鑄件的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種薄壁A型石墨鑄件的制備方法，包括以下步驟：備料，制芯，造型，熔料，澆注，檢驗；備料過程按照以下質量配比配置熔煉爐料：抗拉強度大于等于300MPa的灰鑄鐵82份、中低碳鋼18份、含硫量為35%~48%的硫化亞鐵1.5份、含鉻量為60%的鉻鐵3份、銅0.4~0.5份、石墨增碳劑5~8份。解決了目前的鑄造工藝生產的薄壁A型石墨鑄件達不到理想抗拉強度、硬度和氣密性要求或者微觀組織A型石墨達不到90%以上或者內腔油道易存在氣孔、粘砂、結疤、脈紋等問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及材料鑄造領域，特別是一種薄壁A型石墨鑄件的制備方法。
技術介紹
鑄件是用各種鑄造方法獲得的金屬成型物件。鑄件的用途非常廣泛，例如大型機械、機床、船舶、航空航天、汽車、機車等行業。鑄件質量對機械產品的性能有很大影響。例如，機床鑄件的耐磨性和尺寸穩定性，直接影響機床的精度保持壽命；內燃機缸體、制冷壓縮機機體、缸蓋、缸套、活塞環、排氣管等鑄件的強度和耐激冷激熱性，直接影響發動機的工作壽命?；诣T鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，主要成分是鐵、碳、硅、錳、硫、磷，是應用最廣的鑄鐵，其產量占鑄鐵總產量80%以上?；诣T鐵的力學性能決定于其基體組織和片狀石墨的分布狀況?；诣T鐵中的石墨片，有切割金屬基體、破壞其連續性、使其強度降低的作用。從強度考慮，應避免產生長而薄的石墨片和粗大的石墨片，具明顯方向性的石墨片影響尤大?？刂剖姆植紶顩r，是保證灰鑄鐵性能的關鍵。A型石墨是在鑄鐵的石墨生核能力較強、冷卻速率較低、在過冷度很小的條件下發生共晶轉變時形成的。在光學顯微鏡下觀察時，石墨呈均勻分布的彎曲片狀，無方向性，其長度則因鑄鐵的生核條件和冷卻速率而不同。高品質的結構鑄件，都希望其具有中等長度的A型石墨。本領域技術人員通常將壁厚小于IOmm的A型石墨鑄件稱為薄壁A型石墨鑄件。薄壁鑄件的應用在減輕機械重量、增加機械的靈巧性、節約金屬原料方面有著重要的意義。但同時由于厚度較小，這種鑄件的強度、硬度和抗壓氣密性往往難以達到理想要求。例如，制冷壓縮機汽缸蓋、制冷壓縮機機體等是一種常見的薄壁A型石墨鑄件，目前理想的壓縮機汽缸蓋需要同時滿足如下幾方面的技術要求 ①C 30單鑄試棒抗拉強度彡250MPa 鑄件微觀組織至少含90%的A型石墨。③鑄件指定位置硬度值ΗΒ18(Γ240鑄件表面不允許有砂眼、臟眼、氣孔，鑄件內在質量無縮松、縮孔；⑤直徑Φ10內油道用電子窺鏡檢查，須無氣孔、粘砂和結疤、脈紋等；⑥鑄件加工后，做氣密性試驗，在測試壓力大于20bar條件下無滲漏； 鑄造尺寸公差CT7級以上；而目前現有的鑄造工藝生產的壓縮機汽缸蓋總是難以同時滿足上述要求。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是，提供一種薄壁A型石墨鑄件的制備方法，以解決目前的鑄造工藝生產的薄壁A型石墨鑄件達不到理想抗拉強度、硬度和氣密性要求或者微觀組織A型石墨達不到90%以上或者內腔油道易存在氣孔、粘砂、結疤、脈紋等問題。本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案如下: 1、一種薄壁A型石墨鑄件的制備方法，包括以下步驟:備料，制芯，造型，熔料，澆注，檢驗；其特征在于: 所述備料過程按照以下質量配比配置熔煉爐料:抗拉強度大于等于300MPa的灰鑄鐵82份、中低碳鋼18份、含硫量為35°/Γ48%的硫化亞鐵1.5份、含鉻量為60%的鉻鐵3份、銅0.4 0.5份、石墨增碳劑5 8份。其特征在于:所述熔料過程中爐溫升至1380°C時，從爐中取出少量鐵水測試其成分，如測試鐵水成分達不到標準，則待鐵水溫度升至1400°C時，添加適量原料使其達到標準； 所述檢驗過程包括檢測鑄件元素含量是否達到標準； 所述標準為，含有元素的質量百分比:碳3.35%、硅1.89Γ1.9%、錳0.8°/Γθ.9%、磷(0.05%、硫 0.07% 0.09%、銅 0.5 0.6%、鉻 0.2 0.3%。所述制芯過程在配砂時加入0.5^0.8%的三氧化二鐵。在芯子表面涂刷含有滑石粉的棕剛玉醇基涂料。鐵水出爐溫度為1500±10°C，出爐時加入0.4 0.5%的硅鍶長效孕育劑。所述澆注過程 的澆注溫度為138(Tl350°C，澆注時在小澆包中加入0.05 0.1%的硅鍶孕育劑進行瞬時孕育。本專利技術的有益效果: 本專利技術薄壁A型石墨鑄件，氣密性測試壓力大于20bar，硬度值達到18(T240HBW，抗拉強度> 250MPa，石墨微觀結構含A型石墨> 90%;內腔油道光潔。I)解決了目前的鑄造工藝生產的薄壁A型石墨鑄件達不到理想強度、硬度和氣密性要求問題，解決了微觀組織A型石墨達不到90%的問題。2)解決了內腔油道氣孔、粘砂、結疤、脈紋問題。其中關鍵技術: 一.原材料配比是第二項關鍵技術。一般情況下，原材料主要組成為生鐵、回爐鐵、廢鋼，但生鐵具有遺傳性，其石墨形態一般比較粗大，在重熔過程中會將粗大的石墨組織帶入鑄件中，這會影響到鑄件的A型石墨的形成。因此，為避免生鐵石墨遺傳性的影響，本專利技術確定原材料配比中不使用生鐵，只采用HT300回爐鐵和廢鋼。另外，由于原材料中硫含量較低，為保證孕育效果，確定硫的含量要達到0.07、.09%。因此，在配料中加入適當的硫化亞鐵。二.鑄件化學成分的選擇是第一項關鍵技術。碳和硅的選擇:碳具有強烈促進石墨化的作用，碳高有利于A形石墨的生成，但碳過高則會使石墨過度長大，使石墨片過于粗大，就會造成組織疏松，影響鑄件的強度、硬度和致密性。硅也具有促進石墨化的作用，其作用相當于碳的三分之一。一定量的碳和硅配合，可以增加A型石墨的含量，提高鑄件強度，改善鑄件切削性能。本專利技術確定的鑄件碳和硅含量為:碳3.3 3.4%、硅1.6% 1.9%。錳的選擇:錳具有強化基體組織，促進生成珠光體，提高鑄件強度和硬度的作用，一定量的錳與硫結合可以形成硫化錳質點，有利于孕育時作為異質核心，提高孕育效果，但錳是反石墨化元素，加入量過多不利于A型石墨的形成。本專利技術確定的錳含量為:0.6 1.0%。磷:為有害元素，其含量為原材料中帶入的，本專利技術要求磷控制在0.05%以下。硫:也為有害元素，含量過高將增加鑄件的脆性，但含量過低，則會影響孕育效果，不利于形成A型石墨，且強度也會受影響。本專利技術確定的硫含量為0.07、.09%。合金加入量:由于為保證A型石墨的生成，確定的碳、硅含量較高，這樣將會影響鑄件的強度和硬度，為此，需要添加適當的合金元素來提高強度和硬度，但又不至于對A型石墨的生成造成大的影響，本專利技術確定加入的合金為銅和鉻。銅的作用:1)具有促進鑄鐵共晶階段石墨化的作用，其能力約為硅的1/5 ;2)降低鑄鐵奧氏體轉變臨界溫度，細化并增加珠光體含量；3)有弱的細化石墨的作用。鉻的作用:為中等反石墨化元素，共析轉變時穩定灰鑄鐵的珠光體，加入量過多會產生滲碳體，因此加入量要控制。本專利技術選定其含量分別控制在銅0.5^0.8%，鉻0.2^0.45%。三.爐前采用硅鍶孕育劑及澆注時采用瞬時孕育是第五項關鍵技術。 孕育的好壞對A型石墨的形成有著關鍵的影響，一般的孕育劑為普通75硅鐵，其孕育效果持續時間短，易產生孕育衰退，而本專利技術選用的硅鍶孕育劑是一種長效孕育劑，其孕育效果持續時間長，可以保證A型石墨達到要求的含量。另外為進一步強化孕育效果，本專利技術又在澆注時進行瞬時孕育。四.在油道芯砂中加入三氧化二鐵是第三項關鍵技術。由于油道芯采用的是強度較高的覆膜砂，較細小，排氣困難，為解決氣孔問題，在芯砂中加入三氧化二鐵，加入比例為砂量的0.5^0.8% 五.在油道芯子表面刷含有滑石粉的棕剛玉醇基涂料是第四項關鍵技術。由于油道芯較細小，且處于鐵水的包圍中，易造成內腔燒砂缺陷，無法清理，在表面刷一層涂料可以減輕或避免燒砂缺陷，但一般涂料難以完全避免，經過多次試驗，本專利技術確定采用涂刷含有滑石粉的棕剛玉涂料，可有效的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種薄壁A型石墨鑄件的制備方法，包括以下步驟：備料，制芯，造型，熔料，澆注，檢驗；其特征在于：所述備料過程按照以下質量配比配置熔煉爐料：抗拉強度大于等于300MPa的灰鑄鐵82份、中低碳鋼18份、含硫量為35%~48%的硫化亞鐵1.5份、含鉻量為60%的鉻鐵3份、銅0.4~0.5份、石墨增碳劑5~8份。

【技術特征摘要】
1.一種薄壁A型石墨鑄件的制備方法，包括以下步驟備料，制芯，造型，熔料，澆注，檢驗；其特征在于 所述備料過程按照以下質量配比配置熔煉爐料抗拉強度大于等于300MPa的灰鑄鐵82份、中低碳鋼18份、含硫量為35°/Γ48%的硫化亞鐵I. 5份、含鉻量為60%的鉻鐵3份、銅O.4 O. 5份、石墨增碳劑5 8份。2.如權利要求I所述的薄壁A型石墨鑄件的制備方法，其特征在于所述熔料過程中爐溫升至1380°C時，從爐中取出少量鐵水測試其成分，如測試鐵水成分達不到標準，則待鐵水溫度升至1400°C時，添加適量原料使其達到標準； 所述檢驗過程包括檢測鑄件元素含量是否達到標準； 所述標準為，含有元素的質量百分比碳3. 35%、硅I. 89Γ1. 9%、錳O. 8...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊忠耀，
申請(專利權)人：萊州新忠耀機械有限公司，
類型：發明
國別省市：