一种高强度低应力QT600-3铸铁件的制备方法与流程

本发明涉及铸铁件制造，具体涉及一种高强度低应力qt600-3铸铁件的制备方法。

背景技术：

1、机床铸件滑枕等关键部件主要是qt600-3材质，大型数控机床部件特别是有精密加工要求的，其基础部件要求具有稳定的结构、较小的变形量、较高的精度保持性，而国内大部分机床铸造企业多采用低碳当量的控制方法来保证牌号，而忽略其使用性能。这种方法生产的铸件往往会带给铸件在初始阶段就存在较大的残余应力，这种应力的存在容易使铸件在敏感区域发生断裂或者直线导轨及工作面产生变形，以及铸件在加工过程中的产生加工硬化,导致产品加工精度达不到要求。铸造应力存在于产品成型的整个生命周期，因此，减小其初始应力成为铸造生产的一大技术难题。

2、据了解，国外机床部件的生产工艺多采用高碳当量及复合合金化的技术方法生产高强度、低应力铸件，此方法生产铸件的弹性模量较高，初始残余应力小，在后续热处理及加工过程中产生的变形量也小，零件在服役阶段的残余应力能够降到最低，同时具备较好切削加工性能，使机床部件具备较高的使用精度。因此，低应力铸造、选材以及生产前期的控制成为生产高精度保持性机床部件的核心技术之一。

3、绝大多数铸造企业从铸铁熔炼方面，没有将熔炼原材料、炉料配比以及化学成分的控制作为重点，没有形成一项规范的控制标准，往往冶金质量不稳定，以至于生产出的机床部件稳定性较差，品质良莠不齐。同时，在铸铁熔炼炉前处理方面常因处理阶段控制不够精细，铸件性能波动较大，造成产品在服役阶段表现极其不稳定，也是众多铸造企业存在的共性问题。

技术实现思路

1、针对铸件制造质量不稳定的技术问题，本发明提供一种高强度低应力qt600-3铸铁件的制备方法，解决了现有技术中qt600-3铸铁件生产质量不稳定的技术问题，所制得的铸铁件成品具有高强度、低应力的力学性能。

2、本发明提供一种高强度低应力qt600-3铸铁件的制备方法，包括如下步骤：

3、s1、向中频感应电炉内依次加入生铁、废钢、回炉料熔化，再依次加入锰铁、增碳剂、硅铁，当铁水温度升至1420～1430℃时扒渣获得铁水；增碳剂在生铁、回炉、废钢等炉料加入炉内1/3至2/3或者中期时加入，增碳剂分2次加入，以便提高增碳剂吸收率；，为不影响增碳效果，增碳剂和硅铁不要同时加入；

4、s2、铁水在1430℃扒渣时取样，然后快速升温至1530～1550℃，停止加热，静置5～10min，进行高温净化，根据浇注温度、浇包降温幅度，选择合适的出炉温度，降温至出铁温度，球铁原铁水基本原则是高温、低硫磷、低氧化，做到“快熔快出”；生产时，控制原铁水含s量≤0.030％，当铁水含s量＞0.030％必须进行脱s处理；常采用氮气脱硫包或脱硫剂冲入法进行脱硫；

5、s3、对步骤s2得到的铁水进行堤坝式冲入法球化处理，球化处理合金压盖顺序为，先加入球化剂，再覆盖孕育剂，再加覆盖物(用量1％～3％)，最后加入合金；

6、s4、铁水分两次向浇包出铁，铁水流对准没有球化剂的一侧注入浇包，先出55％～60％进行球化处理；

7、s5、球化反应结束后再出40％～45％铁水进行一次随流孕育，球化孕育后扒渣，扒渣要干净，然后用覆盖剂覆盖保温防止铁水降温过快、镁溢出及铁水氧化，浇注时进行瞬时孕育，应尽量缩短浇注时间，减少孕育衰退，一般控制在10分钟内完成浇注，获得qt600-3铸铁件。

8、进一步的，步骤s1中，生铁、废钢、回炉料百分用量分别为60％～70％、20％、10％～20％；或者只添加生铁、废钢，百分用量分别为75％～85％、15％～25％。

9、进一步的，步骤s1中，铁水包括如下重量百分数的成分，当铸铁件壁厚＞120mm时，c3.55％～3.65％、si 0.9％～1.0％、mn 0.45％～0.60％，p≤0.04％，s≤0.03％，其余为铁；当铸铁件壁厚为60～120mm时，c 3.65％～3.75％、si 0.9％～1.0％、mn 0.45％～0.60％，p≤0.04％，s≤0.03％，其余为铁；当铸铁件壁厚＜60mm时，c 3.75％～3.85％、si0.9％～1.0％、mn0.45％～0.60％，p≤0.04％，s≤0.03％，其余为铁。

10、进一步的，步骤s2中，扒渣取样时将取样勺没入铁水液面下200mm处进行取样，浇注白口试样和热分析试样，检测采用直读光谱、热分析仪相互校对的方式，确定准确含量。同时，做好成分记录，以便追溯。调整铁液的碳、硅、锰、碳当量至符合要求。

11、进一步的，步骤s2中，铁水高温净化后撒入覆盖剂。

12、进一步的，步骤s3中，球化剂的加入量为，当铁水中s≤0.025％，球化剂加入量为1.2％～1.3％；当铁水中s＞0.025％，根据铸铁件壁厚加入如下用量的球化剂，铸铁件壁厚≤60mm时，球化剂加入量为1.2％～1.4％，铸铁件壁厚＞60mm时，球化剂加入量为1.4％～1.6％。

13、进一步的，步骤s3中，球化剂为钇基重稀土球化剂，孕育剂为硅粒或硅粉，覆盖物为碎钢片、铁屑或铁块，合金为铜和锡。

14、进一步的，步骤s4中，球化处理时间为2～4min。

15、进一步的，步骤s5中，球化孕育处理后，铁水中包括如下重量百分数的化学成分，当铸铁件壁厚＞120mm时，c 3.5％～3.6％，si 2.1％～2.4％，mn 0.45％～0.60％，p≤0.04％，s≤0.02％，mg残0.045％～0.06％，re残0.01％～0.015％，cu 0.6％～0.8％，sn0.04％～0.06％，其余为铁；当铸铁件壁厚为60～120mm时，c 3.6％～3.7％，si 2.1％～2.4％，mn 0.45％～0.60％，p≤0.04％，s≤0.02％，mg残0.035％～0.05％，re残0.01％～0.015％，cu 0.6％～0.8％，sn 0.04％～0.06％，其余为铁；当铸铁件壁厚＜60mm时，c3.7％～3.8％，si 2.1％～2.4％，mn 0.45％～0.60％，p≤0.04％，s≤0.02％，mg残0.03％～0.05％，re残0.01％～0.015％，cu 0.6％～0.8％，sn 0.04％～0.06％，其余为铁。

16、进一步的，步骤s5中，随流孕育孕育剂的加入量为0.4％～0.6％，粒度为4～10mm，种类选取高钙钡孕育剂；瞬时孕育孕育剂的加入量为0.1％～0.15％，粒度为0.2～0.8mm。种类选取高钙钡孕育剂，减缓铁液孕育衰退。采用浇杯漏斗法或手工加入法，孕育剂要均匀加入，使孕育剂在浇杯内与铁水混合均匀。

17、进一步的，所制得的qt600-3铸铁件抗拉强度≥600mpa，弹性模量为160～180gpa，残余应力≤110mpa。

18、本发明的有益效果在于：本发明提供的高品质原材料配料比例、成分设计，结合精细的炉前处理手段，使得制得的qt600-3铸铁件力学性能达到抗拉强度≥600mpa，延伸率≥3％，弹性模量稳定在160～180gpa，铸件初始内应力≤110mpa的力学性能，改善了铸铁件成品的质量。