[發明專利]一種大斷面硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵心部石墨形態的控制方法

有效

• 申請號: 201510422672.6
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN105063467B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 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

本發明屬于鑄鐵技術領域，具體涉及保證大斷面硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵心部石墨形態和性能的工藝方法。

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，后者為一種新型球墨鑄鐵：硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵。兩種材料的性能指標如表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

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中沒有再增加此類球墨鑄鐵。

硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵，較常規球墨鑄鐵件其硅含量明顯高出很多，靠硅的固溶強化作用，在基體全部是鐵素體組織的情況下，達到高的強度和高的延伸率。與普通的鐵素體-珠光體混合基體的球墨鑄鐵不同，其在保持較高的延伸率的條件下，抗拉強度和屈服強度大大提升，并且其基體的組織和硬度均勻，材料的均勻性、加工性能都有明顯優勢。

對于大斷面球墨鑄鐵，由于其冷卻速度慢，石墨球長大的時間長，所以材料心部的石墨形態難以控制，經常出現碎塊狀等畸形石墨，則心部材料的性能急劇惡化。硅含量提高會明顯促進大斷面心部石墨的畸變，對于大斷面硅固溶強化鐵素體球鐵，其超高的硅含量，心部石墨形態的控制更加困難，所以心部石墨形態的控制是保證該材料組織和性能的關鍵。

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，其心部材料的組織相對容易控制，性能較好。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，但對于壁厚超過60mm的鑄件，其組織和性能難以控制，標準中均未作明確規定，要求生產廠家提供指導數據。

中國發明專利201310731458.X，發明名稱為“一種鑄態鐵素體基球墨鑄鐵QT600-10的生產方法”，中國發明專利201410374923.3，發明名稱“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，均未提到該大斷面鑄件心部石墨形態及性能的保證方法。

中國發明專利201310368533.0，發明名稱為“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，未提及解決大斷面鑄件心部石墨形態及性能的保證方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大斷面(壁厚大于60mm)高強度高韌性硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵件(EN-GJS-450-18，EN-GJS-500-14，EN-GJS-600-10)心部石墨形態的保證方法，獲得表面與心部材料組織、性能相近的優質鑄件。

本發明的技術方案是提供大斷面硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵件心部石墨形態的保證方法。通過原材料選擇，鐵水成分控制，球化劑、覆蓋劑及其處理工藝的優化，孕育劑及其處理工藝的確定，微量合金元素加入量及加入方法的確定，使壁厚大于300mm的鑄塊心部解剖及壁厚大于60mm的大型鑄件本體套料，在保證材料相關性能要求的前提下：其心部材料不出現碎塊狀石墨，石墨球圓整，球化率≥80％，基體組織中鐵素體含量＞95％、珠光體含量＜5％。

本發明提供了一種大斷面硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵心部石墨形態的控制方法，該控制方法也是一種大斷面(壁厚大于60mm)高強度高韌性硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵件(EN-GJS-450-18，EN-GJS-500-14，EN-GJS-600-10)的制備工藝，且該制備工藝確保了大斷面鑄鐵件心部的石墨形態。

該球墨鑄鐵件是以生鐵為主要原材料，球墨鑄鐵材料的元素組成：C:3.0～3.7wt％，Si:2.8～4.0wt％，Mn≤0.3wt％，P≤0.04wt％，S:0.01～0.03wt％，Sb：0.001～0.006wt％，Mg:0.03～0.06wt％，Re≤0.001wt％其余為Fe和制備過程中帶入的雜質；