[發明專利]一種大斷面鑄態鐵素體球墨鑄鐵及其制備方法

有效

• 申請號: 201510420912.9
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN104988381B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 王星;王美喜;史學勇;閆興義;陳柏林
• 申請（專利權）人: 江蘇吉鑫風能科技股份有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C37/04;C22C33/08;C21C1/10
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司31203
• 代理人: 陸林輝

技術領域

本發明屬于球墨鑄鐵技術領域，具體涉及球墨鑄鐵材料的控制和鑄造生產，尤其是一種大斷面鑄態鐵素體球墨鑄鐵QT580-15A及其制備方法。

背景技術

目前國家標準《GBT 1348-2009球墨鑄鐵件》中對于以附鑄試塊檢測性能的QT500，分別有QT500-7A和QT500-10A兩個牌號，前者為鐵素體-珠光體混合基球墨鑄鐵，后者為硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵，是一種新型球墨鑄鐵,兩種材料的性能指標見表1。如表1所示，在強度達到500Mpa的條件下，延伸率最大為10％。

表1 GBT 1348-2009中QT500-7A和QT500-10A的性能指標

QT580-15A屬于硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵，QT指球墨鑄鐵；580表示抗拉強度值；15表示延伸率值。具體性能指標見表2。

表2 QT580-15A的性能指標

根據表1和表2可以看出，該QT580-15A球墨鑄鐵與QT500-7A，QT500-10A相比，其抗拉強度、屈服強度和延伸率都有大幅度提高。QT580-15A球墨鑄鐵為新型的硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵，其基體組織為純鐵素體，因組織單一硬度均勻，較鐵素體-珠光體混合基體，加工性能更優良。

2012年3月，德國和歐洲的球墨鑄鐵標準DIN EN1563在修改時，將固溶強化鐵素體球墨鑄鐵作為區別于普通鐵素體-珠光體球墨鑄鐵的一類球墨鑄鐵，增加了三個牌號：EN-GJS-450-18，EN-GJS-500-14，EN-GJS-600-10。自此國內對固溶強化鐵素體球墨鑄鐵的研究明顯增多，但至今相關國家標準GBT 1348只有QT500-10一種材料，并且要求低于DIN EN 1563。

現有技術中，對于小件(如壁厚小于60mm)，由于散熱條件好、凝固速度快，石墨長大的時間相對較短，石墨畸變的傾向就小，其組織容易控制，材料性能好。DIN EN1563-2012中三個牌號：EN-GJS-450-18，EN-GJS-500-14，EN-GJS-600-10，對壁厚小于60mm的鑄件的性能有明確要求，但對于由于大斷面鑄件，其冷卻速度慢，石墨球長大的時間長，并且該材料靠硅固溶強化，硅含量高，大斷面鑄件經常出現碎塊狀石墨等畸形石墨，性能也急劇惡化。

申請號為CN201310731458.X，公開號為CN103710612A的中國發明專利申請“一種鑄態鐵素體基球墨鑄鐵QT600-10的生產方法”，申請號為CN201410374923.3，公開號為CN104120332A的中國專利申請“高強度高韌性球墨鑄鐵600-10及其生產工藝”，這兩種方法生產的球墨鑄鐵，強度比本發明略高，但延伸率下降較多，并且未提到壁厚60mm以上大斷面鑄件組織及性能的保證方法。

申請號為CN201310368533.0，公開號為CN104419862A的中國專利申請“一種全鐵素體球墨鑄鐵及其生產方法”，該方法生產的球墨鑄鐵的壁厚未提及，但壁厚對該材料的影響很大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大斷面(壁厚大于60mm)高強度高韌性鐵素體球墨鑄鐵QT580-15A及其制備方法，獲得強度高、韌性好，加工性能優良的球墨鑄鐵件，替代部分現有的球墨鑄鐵，以減小壁厚、減輕重量。

本發明的技術方案是提供大斷面高強度高韌性鐵素體球墨鑄鐵材料的制備方法。通過原材料選擇，鐵水成分控制，球化劑、覆蓋劑的選擇和工藝優化，孕育劑的選擇和工藝的確定，微量合金元素加入量及加入方法的控制，使壁厚大于60mm鑄件的單鑄試塊和70mm厚附鑄試塊的性能均達到要求(單鑄：抗拉強度≥580MPa，屈服強度≥450MPa，延伸率≥15％；附鑄：抗拉強度≥530MPa，屈服強度≥400MPa，延伸率≥12.5％)，材料的組織為純鐵素體基體組織。

本發明提供了一種大斷面(壁厚大于60mm)高強度高韌性鐵素體球墨鑄鐵QT580-15A，該球墨鑄鐵材料的元素組成：C:3.1～3.5wt％，Si:3.0～4.0wt％，Mn≤0.3wt％，P≤0.04wt％，S:0.01～0.03wt％，Sb：0.001～0.006wt％，Mg:0.03～0.05wt％，Re：0.01-0.03wt％其余為Fe和制備過程中帶入的雜質。

本發明還提供了上述大斷面(壁厚大于60mm)高強度高韌性鐵素體球墨鑄鐵QT580-15A的制備方法，包括以下步驟：