阅读说明：本技术 一种提高HTCu1.8合金铸铁强度的方法 (A method of improving HTCu1.8 alloy cast iron intensity ) 是由 陈素明 刘焕文 刘伟红 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种提高HTCu1.8合金铸铁强度的方法,通过在灰铸铁材料元素配比的基础上加入铜元素；设限碳、硅元素配料比例；并规划浇注参数及冷却凝固方式,使某航空开关铸件力学性能满足了设计要求。得到了一种脆性小、耐磨性能良好,满足设计需求的高强度HTCu1.8合金铸铁件。(The invention discloses a kind of methods for improving HTCu1.8 alloy cast iron intensity, by the way that copper is added on the basis of gray cast iron material element matches；It limits carbon, element silicon proportion scale；And plan casting parameter and cooled and solidified mode, so that certain aviation switch mechanical castings is met design requirement.It has obtained that a kind of brittleness is small, wear-resisting property is good, has met the high-intensitive HTCu1.8 alloy iron casting of design requirement.)

一种提高HTCu1.8合金铸铁强度的方法

技术领域

本发明涉及一种合金铸铁高强度材料的制造方法，特别是一种提高 HTCu1.8合金铸铁强度的方法。

背景技术

铸铁是现代工业重要的工程材料之一，因其具有良好的耐磨、耐热、减震性以及良好的机械加工性能且价格低廉等特点，广泛应用于轻工机械、石油化工、汽车及航空等领域。

为了得到高强度灰铸铁件，首先是以获得100％珠光体基体组织为目标，并在铸铁中伴随A型石墨以及生成较为细小的共晶团，因此铸铁性能可获得较大的提高。另外，提高灰铸铁件强度的方法是采用合金化以及合金化与孕育处理联合使用。在早期使用的合金化元素是镍和铬，在Ni︰Cr＝3︰1的情况下，可使珠光体的分散度提高，形成索氏体型的珠光体组织，大大提高了铸铁的使用性能。

某航空开关铸铁件产品，由于受压缩弹簧往返磨损，设计要求铸铁材料抗弯强度≥353MPa，300mm支点挠度≥3mm，硬度值HB207－262；耐磨、不开裂。现有铸铁国标不能满足设计选用要求，为了达到使用的强度要求，现需找到一种能提高其强度的新方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种提高HTCu1.8合金铸铁强度的方法。通过在材料元素配比的基础上加入铜元素；设限碳、硅元素配料比例；并规划浇注参数及冷却凝固方式，使某航空开关铸件力学性能满足了设计要求。得到了一种脆性小、耐磨性能良好，满足设计需求的高强度HTCu1.8合金铸铁件。

1.一种提高HTCu1.8合金铸铁强度的方法，包括如下步骤：

步骤1配料；配料成分为在《灰铸铁件》GB9439推荐材料元素配比的基础上加入铜元素，配料成分中碳元素、硅元素及磷元素构成的碳当量满足 CE＝[C+(Si+P)/3]％＜4％。

步骤2熔炼；熔炼过程中，规定炉料加料顺序为：增碳剂、钢棒、回炉料、生铁、铜、铬铁，待炉料熔化至约2/3时加入锰铁、硅铁。

熔炼过程中要进行二次脱氧处理：达到脱氧处理温度时，在中频炉坩埚内加入占炉料0.1％的锰铁进行第一次脱氧处理；加入占炉料0.1％的硅铁进行第二次脱氧处理。

熔炼过程中要进行第一次孕育处理：达到孕育处理温度时，在中频炉坩埚内加入占炉料0.3％～0.5％的硅铁进行第一次孕育处理。硅铁孕育剂块度≤10×20×30mm。

步骤3浇注：浇注过程中要进行第二次孕育处理：浇注前在包内预加入占炉料0.02％～0.03％的硅铁进行第二次孕育处理，硅铁孕育剂粒度≤1～3mm。

浇注前10～20min熔模铸造用的型壳要出炉进行凉壳。并且浇注前型壳周围不填砂。

步骤4冷却。浇注后的型壳相互之间间隔100mm以上冷却凝固至常温。

本发明的有益效果是，在灰铸铁基础上加入合金元素铜，预控熔炼批配料碳当量CE＜4％，两次孕育，凉壳浇注，快速冷却凝固，能生产出高强度的 HTCu1.8铸铁件，满足了设计使用要求。

具体实施方式

一种合金铸铁高强度材料的熔炼元素配比、浇注及冷却凝固方法：

1)熔炼配料

a)合金铸铁HTCu1.8化学成分：

合金铸铁HTCu1.8化学成分见表1。

表1 HTCu1.8目标化学成分

b)配料计算：按熔炼炉次总量分别计算各个元素添加量。

c)碳当量：碳当量CE＝[C+(Si+P)/3]％＜4％。

2)熔炼

a)熔炼设备：100Kg/200Kg中频感应电炉；

b)熔化加料顺序：增碳剂(必要时)、钢棒、回炉料、生铁、铜、铬铁，待全部炉料熔化至约2/3时依次加入锰铁、硅铁；

c)脱氧处理：升温至1420℃～1450℃，在中频炉坩埚内加入占炉料0.1％的锰铁进行脱氧处理；1450℃～1480℃，加入占炉料0.1％的硅铁进行二次脱氧处理；

d)孕育处理：升温至1410℃～1430℃时，加入占炉料0.3％～ 0.5％的硅铁进行第一次孕育处理。硅铁孕育剂块度≤10×20× 30mm。

3)浇注

a)浇注前在包内预加入占炉料0.02％～0.03％的硅铁进行二次孕育处理，硅铁孕育剂粒度≤1～3mm；

b)经900℃焙烧1.5h以上的型壳在浇注前10～20min出炉，并且浇注前型壳周围不填砂。

c)浇注温度：1350℃～1390℃。

4)凝固冷却

浇注后的型壳间隔100mm以上凝固冷却至常温。

HTCu1.8合金铸铁件性能实际检测结果见表2。

表2 HTCu1.8合金铸铁件性能实际检测结果