[發明專利]一種高性能的球墨鑄鐵及其制備方法

有效

• 申請號: 201610355970.2
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN105821287B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 劉憲民;劉明亮;劉慶坤;周長猛;鞏傳海;張永;牛向明
• 申請（專利權）人: 山東匯豐鑄造科技股份有限公司
• 主分類號: C22C37/04
• 分類號: C22C37/04;C22C37/10;C22C33/08;B22C9/02;B22C9/08
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司37105
• 代理人: 楊先凱

技術領域

本發明涉及球墨鑄鐵技術領域，尤其是涉及一種高性能的球墨鑄鐵及其制備方法。

背景技術

球墨鑄鐵是20世紀五十年代發展起來的一種高強度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發展為僅次于灰鑄鐵的、應用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂“以鐵代鋼”，主要指球墨鑄鐵。

球墨鑄鐵是通過球化處理和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強度。

鑄鐵是含碳量大于2.11％的鐵碳合金，由工業生鐵、廢鋼等鋼鐵及其合金材料經過高溫熔融和鑄造成型而得到，鑄鐵中的碳以石墨形態析出，若析出的石墨呈條片狀時的鑄鐵叫灰口鑄鐵或灰鑄鐵、呈蠕蟲狀時的鑄鐵叫蠕墨鑄鐵、呈團絮狀時的鑄鐵叫白口鑄鐵或碼鐵、而呈球狀時的鑄鐵就叫球墨鑄鐵。

目前，現有球墨鑄鐵的綜合力學性能不太理想，尤其是強度與耐磨性隨著科技進步，越來越不能滿足實際工程需要，且球墨鑄鐵的鑄造成型工藝也影響了球墨鑄鐵件的力學性能。

因此，如何提供一種具有高性能，尤其是高強度高韌性的球墨鑄鐵是目前本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種高性能的球墨鑄鐵，該球墨鑄鐵具有較高的強度和較高的韌性，且能夠適用于大型或超大型起重設備、旋挖鉆以及卷揚減速機的零部件需要。本發明的另一目是提供一種上述球墨鑄鐵的制備方法。

為解決上述的技術問題，本發明提供的技術方案為：

一種高性能的球墨鑄鐵，包括以下重量百分比的組分：3.0％～3.3％的C；3.6％～4.0％的Si；S<0.02％；P<0.03％；Mn<0.3％；0.02％～0.04％的Mg；0.01％～0.025％的RE；0.2％～0.3％的Mo；0.12％～0.15％的Ni；0.003％～0.010％的Ca，0.005％～0.010％的Ba，且0.010％≤Ca+Ba≤0.020％，Bi≤0.003％；余量為Fe以及不可避免的雜質。

優選的，所述Mo的重量百分比為0.22％～0.28％。

優選的，所述Ni的重量百分比為0.125％～0.145％。

優選的，所用球墨鑄鐵的抗拉強度σ_b≥540MPa，屈服強度σ_0.2≥400MPa，延伸率δ≥14％。

本發明提供了一種高性能的球墨鑄鐵，在成分配比上；通過增加Si含量，重量百分比達到了3.6％～4.0％，促進石墨化，細化鐵素體，同時Si在鐵基體中起到了固溶強化效果，實現了較高的強度；通過增加Mo細化了鐵素體，強化了基體，改善提高了強度、硬度、韌性等綜合性能；通過增加Ni強化鐵素體，細化石墨，增加石墨球數量，提高球化效果，強化基體，消除了由于Si含量的增加所帶來的硅脆性影響，提高了基體的韌性。本配比成分使球墨鑄鐵中石墨球的數量、大小、形態和分布，獲得95％以上的鐵素體基體和細小、均勻、彌散分布的大量球狀石墨的鑄態組織。本發明工藝方法簡單，原料和生產成本較低，易于推廣應用。

本發明還提供上述的球墨鑄鐵的制備方法，包括以下步驟：

1)制取目標球墨鑄鐵件的模樣：

當所述球墨鑄鐵件包括內徑小于等于3cm且長度大于等于10cm的空心腔結構時，所述球墨鑄鐵件模樣包括第一模樣與第二模樣，所述第一模樣與所述第二模樣的粘結拼接面重合于所述球墨鑄鐵件中的空心腔結構與其余非空心腔部位的分界面；

將無規共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取所述第二模樣；

將無規共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取所述第一模樣，然后將所述第一模樣的除了與所述第二模樣拼接的端面之外的表面浸漬涂料，然后撒砂，然后燒結，在燒結的過程中所述第一模樣氣化失模，得到所述第一模樣的型殼，所述型殼的用于與所述第二模樣拼接的開口為用于使得鐵水流入的開口；

將無規共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取澆道系統模樣；

取一個無規共聚聚丙烯塑料件，將所述第二模樣的與所述第一模樣拼接的端面通過粘結連接與所述無規共聚聚丙烯塑料件的一個端面連接，將所述無規共聚聚丙烯塑料件的另一個端面插入所述型殼的開口中以將所述第二模樣與所述型殼無縫隙拼接成一體件用于鑄造目標球墨鑄鐵件；