[發明專利]一種高強度高韌性球墨鑄鐵鑄件及其制備方法

無效

• 申請號: 200810016697.6
• 申請日: 2008-06-12
• 公開（公告）號: CN101603142A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 賈長軍;黨光輝
• 申請（專利權）人: 山東聯誠集團有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C33/10
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司
• 代理人: 辛向東

技術領域

本發明屬于球墨鑄鐵鑄件領域，具體為一種高強度高韌性球墨鑄鐵鑄件及其制備方法。

背景技術

對球墨鑄鐵來說，強度和韌性是它的主要性能特性，化學成分對球墨鑄鐵金相的影響是很大的，金相又決定鑄件的性能，金相是指組成零件的基體，即鐵素體和珠光體的比例，鑄件的鐵素體越高，零件的韌性越好，強度相對較低，反之鑄件的珠光體含量越高，零件的強度越高，韌性就越低。

目前我們國家生產的球墨鑄鐵的牌號普遍是QT400-15或者QT450-12或者QT550-6、QT600-3等，而對于特殊高牌號的球墨鑄鐵零件一般都需要經過熱處理后才能達到性能要求，工藝方法復雜，處理步驟繁瑣，成本高。

隨著工程機械工作效率以及強度的提高，對其工作零件的要求也相對提高，對于工程機械減速機上的零件，工作環境是高強度，高速運轉，又由于零件本身結構的特殊性，所以對零件的強度和韌性要求整體都比較高，所以對所述零件的鑄造合金以及該零件的鑄造工藝都需要有所改進和提高。

專利號為200310114496.7的專利公開了一種高屈服強度的球墨鑄鐵材料，但是該材料使用了Mo、Ni等貴重金屬元素，成本比較高，另一方面該合金材料并不能滿足所述的減速機上的零件對于球墨鑄鐵材料性能參數的要求。

發明內容

本發明的目的就是針對上述存在的缺陷而提供一種高強度高韌性球墨鑄鐵鑄件及其制備方法，本發明的技術方案為，該鑄件的化學組成為按重量份計的下述組分：3.6％＜C＜3.8％，2.4％＜Si＜2.8％，Mn?0.8％～0.9％，0.1％＜Cr≤0.2％，P≤0.07％，S＜0.02％，0.5％＜Cu＜0.6％，余量為鐵的技術方案，得到的鑄件既有高強度又具有高韌性，并且成本低。

本發明所述的高強度高韌性球墨鑄鐵鑄件，其特點在于，該鑄件的化學組成為按重量份計的下述組分：3.6％＜C＜3.8％，2.4％＜Si＜2.8％，Mn?0.8％～0.9％，0.1％＜Cr≤0.2％，P≤0.07％，S＜0.02％，0.5％＜Cu＜0.6％，余量為鐵。

所述的鑄件為應用于工程機械減速機的零件，此零件是減速機上的一個部件，工作環境是高強度，高速運轉，對零件強度和韌性要求都比較高。

本發明的鑄件的制造方法的具體步驟如下：包括電爐熔煉步驟、球化步驟、孕育步驟、澆鑄步驟、保溫步驟：

(1)所述的電爐熔煉步驟為：將球墨鑄鐵用生鐵，投入電爐中，進行熔煉，當溫度達到1500℃～1540℃時，加入合金用配料，繼續熔煉，溫度達到1540℃～1560℃時，停止加熱，鐵水保溫靜置5～10分鐘，然后出爐；

(2)所述的球化步驟為：采用傳統的沖入法包內球化方法，要求以最少的球化劑加入量達到最佳的球化率，球化劑的加入量為鐵水重量計的1.30％～1.40％，所述的球化劑可以為：稀土鎂、銅鎂合金、鎂硅鐵合金；

(3)所述的孕育步驟為：采用傳統的沖入法包內孕育，先加入鐵水重量計的0.4％～0.5％的硅鐵孕育劑，然后加鐵水重量計的0.05％～0.10％的鋇硅鐵孕育劑進行隨流孕育，孕育劑覆蓋在球化劑的上面，然后加上珍珠巖，進行拍打；

(4)所述的澆鑄步驟為：澆鑄溫度為1300℃～1350℃，澆鑄速度為3.0kg/s～3.5kg/s；

(5)所述的保溫步驟為：保溫60～90分鐘后開箱，然后自然空冷到室溫，得到本發明的鑄件。

澆鑄溫度對鑄件質量有很大的影響，澆鑄溫度過高，金屬液態收縮增大，對鑄型的熱力作用增強，金屬含氣量較多，因而鑄件易產生縮孔、縮松，晶粒粗大、裂紋、粘砂等鑄造缺陷；澆鑄溫度過低，鐵水的粘度大，流動性差，充滿型腔較困難，鑄件易產生局部地方澆不足、氣孔、夾渣及冷隔等缺陷。

澆鑄速度同樣對鑄件質量有很大的影響。澆鑄速度過高，鑄型被劇烈沖刷，易引起沖砂，型腔中的氣體也來不及排出，易產生砂眼、氣孔等卻缺；澆鑄速度過低，金屬液對鑄型的烘烤作用加劇，易使型腔拱起脫落，金屬液與空氣接觸時間很長，氧化加重，產生夾渣、粘砂等缺陷。

保溫時間對鑄件的機械性能及加工性能都有著非常大的影響。如果保溫時間過短，鑄件冷卻速度很快，表面硬度很高，加工很困難，特別對于要求精度比較高的關鍵尺寸，很難保證；保溫時間過長，則生產線的效率大大降低；加上在壁厚比較厚大的部分，球化衰退，機械性能下降。