[發明專利]一種鑄態高強韌合成球墨鑄鐵QT800-5及其制備方法

有效

• 申請號: 201810391729.4
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108642368B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 范曉明;張運權;劉熠杰;文紅艷;熊映
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C22C37/04
• 分類號: C22C37/04;C22C37/10;C21C1/10;C22C33/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張惠玲

本發明提供一種鑄態高強韌合成球墨鑄鐵QT800?5，包括如下組分及其質量百分數：C：3.70％～3.95％、Si：3.3％～3.5％、Mn≤0.2％、P≤0.035％、S≤0.02％、Cu：0.5％～0.7％、Ni：0.55％～0.75％、Mg_殘：0.035％～0.065％，余量為Fe及微量元素，其制備方法包括如下步驟：配料及熔煉；合金化；預處理和球化處理；孕育處理及澆注。本發明采用廢鋼增碳在中頻感應爐中熔煉原鐵液，加入硅鐵、陰極銅進行合金化，合金化元素鎳由球化劑帶入，然后進行預處理、球化處理和孕育處理，最后澆注，產品具有強度高、塑韌性好、綜合性能優良等性能。

技術領域

本發明涉及高性能金屬材料制造技術領域，具體涉及一種鑄態高強韌合成球墨鑄鐵QT800-5及其制備方法。

背景技術

球墨鑄鐵因其低廉的成本，優良的綜合性能，在工程領域應用廣泛，并保持著持續穩定的發展和増長。以球墨鑄鐵件替代沖焊件、鑄鋼件，可帶來成本降低、結構穩定、剛度提升等諸多優勢，但亦對球墨鑄鐵的綜合性能提出了更高要求，而其中又以疲勞強度為最重要的指標。較高的強度配合較高的伸長率常常可以得到最佳的疲勞性能。因而，高疲勞強度球墨鑄鐵材質的開發，特別是在鑄態下實現，是現今工業界，尤其是重型車零部件等領域的一個重要研究方向。

鑄態合成球鐵是指不用新生鐵，只用廢鋼和回爐料等材料，采用增碳的方法來調節碳量且不需熱處理而生產球墨鑄鐵件。由于我國工業體系龐大，鋼鐵用量巨大，因而工業廢鋼資源十分充足，用廢鋼增碳的方法合成球鐵，變廢為寶，可實現資源的循環利用，大量節約資源；廢鋼所含雜質元素較少，用廢鋼合成球鐵，熔煉出的鐵液質量好，材質均勻性好，且力學性能及加工性能更加優良，對提高球鐵性能較為有利。同時，當球墨鑄鐵鑄態性能能夠達到技術要求，就不再需要進行熱處理了，這樣將會大大縮短生產周期、減少人力物力、節約能源，同時也對球鐵的生產技術提出了更高的要求。現行國家標準(GB/T 1348—2009)規定的球墨鑄鐵牌號中，抗拉強度為800MPa時伸長率為2％，而且還常常需要熱處理。隨著社會的發展，這種標準已經很難滿足人們的使用需求了。因此，以廢鋼等原材料為主要原料，通過增碳合成球墨鑄鐵，并在鑄態的基礎上提高球鐵的性能將是球鐵發展的必然趨勢，而開發鑄態高性能球鐵必將是未來球鐵發展領域的熱點。

也正因為球墨鑄鐵強度高，塑韌性好，抗沖擊性能優良，很多傳統行業中使用的鑄鋼件、鍛件現在都改成球墨鑄鐵來生產。

中國專利CN102230122A公開了一種球墨鑄鐵的生產方法，屬于高強韌球鐵的領域，所述QT600-10的各元素質量百分比為：C：3.4％～3.9％，Si：2.2％～2.8％，Mn≤0.45％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr≤0.02％，Ni≤0.02％，Cu≤0.35％，Mo≤0.01％，Sn≤0.02％，Sb≤0.005％。該發明的球墨鑄鐵生產方法，在保持原有抗拉強度600MPa以上的基礎上，材料的塑韌性大幅提高，且鑄造成本較低；但是該發明所制備的QT600-10不能滿足對材料更高強度的要求。中國專利CN104388810A公開了一種鑄態球墨鑄鐵QT700-4的制備方法，包括熔煉、化學成分的調整及合金化、球化和孕育處理、澆注等。其抗拉強度和伸長率也不適用于更高強度及綜合性能的材質要求。中國專利CN106435337A公開了一種球墨鑄鐵及其制備方法，球墨鑄鐵的抗拉強度750MPa，屈服強度約560MPa，斷后延伸率達到7.5％以上。但是，強度仍然難以適于更高疲勞強度及綜合性能的材質要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種鑄態高強韌合成球墨鑄鐵QT800-5及其制備方法，采用廢鋼增碳在中頻感應爐中熔煉原鐵液，加入硅鐵、陰極銅進行合金化，合金化元素鎳由球化劑帶入，然后進行預處理、球化處理和孕育處理，最后澆注，產品具有強度高、塑韌性好、綜合性能優良等性能。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：