本發明專利技術公開了一種球墨鑄鐵、球墨鑄鐵活塞及其制造工藝，所述球墨鑄鐵中各組分所占的質量百分比為：碳（C）：3.50%～3.60%，硅（Si）：1.90%～2.10%，0.50%＜錳（Mn）≤0.60%，0＜磷（P）≤0.030%，0＜硫（S）≤0.010%，銅（Cu）：0.50％～0.60％，錸（RE）：0.010％～0.030％，鎂（Mg）：0.030％～0.050％，和其余的鐵（Fe）。所述球墨鑄鐵活塞由上述球墨鑄鐵制得，其通過在粗成型的鐵型內腔覆上一薄層型砂，通過對鐵型的質量、壁厚與覆砂層厚度的合理控制，使鑄件的充型、凝固和冷卻在一個比較理想的條件下完成，最大限度地消除了產生鑄造缺陷的因素，從而大大提高了鑄件的質量。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種球墨鑄鐵，用該球墨鑄鐵制造的球墨鑄鐵活塞，以及球墨鑄鐵活塞的鑄造工藝。
技術介紹
活塞是柴油打樁機的關鍵部件之一，其性能好壞直接影響柴油打樁機的壽命?；钊ぷ鲿r與錘座縱向撞擊時，由于速度發生突然變化而產生強大的沖擊力，同時活塞還要承受柴油燃燒時高溫高壓的作用；因此要求活塞材質具有較高的剛性和疲勞強度以及良好的耐磨性能。隨著球墨鑄鐵技術的發展，其性能也在不斷提高，優質廉價的球鐵已成為制造活塞的重要材料之一，球墨鑄鐵活塞成為一種趨勢，其具有制造方便、成本低廉，又具有吸震、耐磨、對表面裂紋不敏感等優良特性。 現有技術中球墨鑄鐵活塞的鑄造工藝主要采用大冒口鑄造工藝，具體為在活塞徑向中心分型，一端加球型大冒口，水平澆鑄豎起冷卻，通過上部大冒口進行補縮，其主要工藝過程如下 首先，采用干模砂造型、并在一端安置球型大冒口，烘干、合箱后等待澆注； 其次，通過沖天爐和電爐雙聯熔煉出鐵液球化孕育處理后進行水平澆注； 最后，在澆注完畢后的三分鐘內將鑄件豎起冷卻。上述鑄造工藝，其鑄件在大冒口根部，容易出現縮松縮孔缺陷，鑄件質量不穩定、廢品率高。且該鑄造工藝的操作性也偏差，工人危險性較大，同時，其占用場地面積大，生產周期也較長。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種具有高強度、高硬度和高塑性等優良綜合力學性能的球墨鑄鐵。本專利技術的另一目的在提供一種具有高強度、高硬度和高塑性等優良綜合力學性能的球墨鑄鐵活塞，以能夠承受縱向大沖擊力，并同時具有良好的耐磨性能。本專利技術的再一目的在于提供制造上述球墨鑄鐵活塞的鑄造工藝。本專利技術所述的球墨鑄鐵，其特征在于各組分所占的質量百分比為 碳(C)3.50% 3. 60%，硅(Si) 1. 90% 2. 10%, O. 50% <·(Μη) ( O. 60%, O <磷(卩)(O. 030%,O <硫0 ( O. 010%，銅(Cu) 0. 50% O. 60%，稀土(RE) 0. 010% O. 030%，鎂(Mg)0.030% O. 050%，其余為鐵(Fe)。其中，RE是中文稀土的表示，稀土的英文是rare earth metals，也可以統稱為RE，由于稀土元素之間性質相近，分離困難，所以經常以混合物形式加入合金中。本專利技術所述的球墨鑄鐵活塞，包括由球墨鑄鐵制成的活塞本體，其特征在于所述制成活塞本體的球墨鑄鐵的各組分所占的質量百分比為碳(c):3. 50% 3. 60%，硅(Si):1.90% 2. 10%, O. 50% <·(Μη) ( O. 60%, O <磷(卩)(O. 030%, O <硫0 ( O. 010%，銅(Cu) 0. 50% O. 60%，稀土(RE) :0. 010% O. 030%，鎂(Mg) 0. 030% O. 050%，其余為鐵(Fe)。本專利技術所述的制造上述球墨鑄鐵活塞的鑄造工藝，包括如下步驟 a、鐵型造型步驟在鐵型各部分的內腔壁覆一層呋喃樹脂砂，再粉刷一層醇基涂料，然后將覆好砂的鐵型的各部分組合成完整鐵型，并在鐵型的頂端放置澆鑄的大冒口 ； b、球墨鑄鐵電爐熔煉步驟將球墨鑄鐵的原料投入電爐中進行熔煉，得到熔煉鐵液；對鐵液進行取樣，并對樣品進行光譜檢驗，然后根據檢驗結果調整鐵液中的化學成份，控制鐵液中碳、硅、錳、磷、硫元素所占的質量百分比，使鐵液中的碳、硅、錳、磷、硫元素的含量滿足要求； c、鐵液球化處理步驟將步驟b獲得的鐵液倒入球化包內，加入球化劑進行球化處理，球化處理完畢后對鐵液進行扒渣； d、鐵液二次孕育步驟向步驟C獲得的鐵液中加入長效孕育劑進行第一次孕育處理；之后，再把鐵液倒入待澆注鐵型對應的澆口杯內，在澆口杯內加入硫氧孕育劑進行第二次孕育處理； e、鐵液澆注步驟將步驟d獲得的鐵液倒入步驟a獲得的鐵型中進行澆鑄，澆鑄采用豎立澆注和豎立冷卻方式，獲得柴油打樁機的球墨鑄鐵活塞。上述步驟a中，內腔壁的呋喃樹脂砂厚度宜控制在25mnT40mm，其中以30mm為佳。上述步驟b中球墨鑄鐵的原料為廢鋼和增碳劑組成的混合物，其中廢鋼增碳劑按重量份數比1000 :38 42的配比組成，電爐中的熔煉溫度為1430°C 1460°C，熔煉時間為I I. 5小時。上述步驟C中，鐵液倒入球化包內加入的球化劑為釔基重稀土球化劑，其中，球化劑中各組分所占的質量百分比為鎂(Mg) :7. 25%，稀土氧化物(REO) :1. 72%，硅(Si)42. 8%，其余為Fe，加入的球化劑的質量和鐵液的質量比為I :62 68，球化溫度1400°C 1410°C，球化時間為60 90秒。上述步驟b中鐵液在1360°C 1380°C取樣，在光譜分析儀上檢驗鐵液的成份，并調整鐵液的化學成份，特別是控制鐵液中碳、硅元素的含量。其中，碳的含量通過添加增碳劑來控制，硅的含量通過添加75 SiFe (含硅量為75%的硅鐵，即75 SiFe中各組分所占的質量百分比為75%Si，25%Fe)來控制。Mn的含量通過添加65MnFe (即錳含量為65%的錳鐵，即65 SiFe中各組分所占的質量百分比為65%Mn，35%Fe)調整；磷(？)，硫(S)含量的控制，通過加入P、S來控制，或者通過控制原材料廢鋼中的P、S含量來進行控制；RE、Mg則由球化劑加入量來控制其含量。上述步驟d第一次孕育處理中加入的長效孕育劑中各組分所占的質量百分比為硅(Si) :70% 75%，鋇(Ba) 1. 5% 2. 5%，鈣(Ca) 1. 0% 2. 0%，其余為鐵(Fe)，加入的孕育劑的質量和鐵液的質量比為I :110 140，孕育時間為2 3min。上述步驟d第二次孕育處理中加入的硫氧孕育劑，其加入的硫氧孕育劑的質量和鐵液的質量比為I :800，孕育時間為30 50秒。本專利技術的鐵型覆砂鑄造工藝，根據鑄件鐵液冷卻時要體積收縮，凝固時析出石墨產生體積膨脹的事實，以自我補縮方式來實現均勻凝固。球墨鑄鐵凝固時產生的共晶膨脹力非常大，一方面鐵型壁遷移脹大，另一方面內部還存在縮松缺陷，形成了型壁遷移造成縮松的說法。實際上，型腔擴大是石墨化體積膨脹造成，而出現的縮松是石墨化膨脹的自我補縮能力沒有被充分利用的結果；在凝固過程中，共晶石墨球團未相互接觸時，石墨化膨脹力會使球間鐵液受迫流動，推動相鄰團一起移動，具有一定均衡補縮效果。由于本專利技術的鐵型覆沙的鐵 型剛硬不易發生變形，因此，此時膨脹力只能集中內向作用，球團、枝晶和晶間殘余鐵液向枝晶末梢的縮松區擠壓，使枝晶主干伸長并帶動球團一起占據縮松孔洞，直到枝晶末梢相互接觸、擠壓、焊合，形同塑性變形流動；固態枝晶蘇醒變形流動延伸產生補縮效果，從而使鐵型內制得了獲得了具有很好的致密性的球磨鑄鐵活塞鑄件。本專利技術的鑄造工藝是在粗成型的金屬(稱為鐵型)內腔覆上一薄層型砂而形成鐵型，通過對鐵型的質量、壁厚與覆砂層厚度的合理控制，使鑄件的充型、凝固和冷卻在一個比較理想的條件下完成，最大限度地消除了產生鑄造缺陷的因素，從而大大提高了鑄件的質量。另外，鐵型覆砂采用呋喃樹脂砂造型，鐵型剛性好，沒有退讓性，所以生產的鑄件不僅尺寸精度高、表面質量好、而且內部組織致密。本專利技術的球墨鑄鐵為珠光體型球墨鑄鐵，由于錳和銅的加入，使其珠光體含量達到本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種球墨鑄鐵，其特征在于：各組分所占的質量百分比為：碳（C）：3.50%～3.60%，硅（Si）：1.90%～2.10%，0.50%＜錳（Mn）≤0.60%，0＜磷（P）≤0.030%，？0＜硫（S）≤0.010%，銅（Cu）：0.50％～0.60％，稀土（RE）：0.010％～0.030％？，鎂（Mg）：0.030％～0.050％，其余為鐵（Fe）。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：柯志敏，陳永成，郭均旭，
申請(專利權)人：佛山市順德區中天創展球鐵有限公司，
類型：發明
國別省市：
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