[發明專利]一種高強度和高導熱蠕墨鑄鐵及其制備方法

有效

• 申請號: 201911256111.8
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN110894582B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 李建平;楊忠;楊通;陶棟;李遠;梁民憲;郭永春;馬志軍
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C33/08;C21C1/08
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 韓翎

本發明屬于金屬材料鑄造技術領域，公開了一種高強度和高導熱率的蠕墨鑄鐵材料及其制備方法。本發明蠕墨鑄鐵按質量百分比包括如下成分：C：3.5?4.2%，Si：1.0?1.8%，Mn：0.2?0.3%，P0.06%，S0.02%，V：0.02?0.05%，Cu：0.5?1.0%，Sn：0.03?0.05%，Sb：0.004?0.028%，Mg：0.016?0.022%，RE：0.005?0.015%，余量為Fe和不可避免的雜質。制備方法分為配料、熔煉、蠕化、孕育處理、澆注五個步驟。本發明的優勢在于提高蠕墨鑄鐵抗拉強度的前提下，顯著提升材料的室溫和高溫導熱率。

技術領域

本發明應用于金屬材料鑄造技術領域，具體涉及到一種高強度和高導熱蠕墨鑄鐵及其制備方法。

背景技術

蠕墨鑄鐵的石墨形貌為蠕蟲狀，介于球狀和片狀之間。蠕墨鑄鐵的綜合性能優良，介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵。蠕墨鑄鐵的抗拉強度和疲勞強度比灰鑄鐵成倍提高，導熱率又遠高于球墨鑄鐵，因而是先進柴油機和重載汽車關鍵部件的適用材料。隨著高性能機動車的不斷發展，要求關鍵材料同時具有高強韌性和高導熱性。普通鑄鐵材料，無論是灰鑄鐵，蠕墨鑄鐵還是球墨鑄鐵均無法滿足服役和使用工況要求。因此，如何制備高強度和高導熱的蠕墨鑄鐵材料成為制約其應用的一個瓶頸。

中國發明公開專利 CN 109136731A公開了一種銅鉬蠕墨鑄鐵及其制備方法，C：3.6-3.8%、Si：2.2-2.3%、Mo：0.3-0.4%、S：0-0.03%、P：0-0.06%、Cu：0.4%、Mo：0.2%、RE：0-0.2%、Mg：0.1-0.5%、Ca：0.2-0.33%。該發明加入0.45-0.5%的Mg-RE系蠕化劑，0.7-0.8%的Fe-75Si孕育劑，蠕化率80%，珠光體含量50%。該發明珠光體下限為50%，導致材料的最低抗拉強度降至355MPa，不能滿足服役工況對高強度和高導熱蠕鐵的性能要求。

中國發明公開專利CN 108754297B授權了一種耐海水腐蝕的蠕墨鑄鐵及其制備方法，C：3.5%-3.7%、Si：2.8-3.0%、Mn：0.001-0.3%、P：0.001-0.035%、S：0.001-0.02%、Ni：2-3%、Cu：0.3-0.4%、Mo：0.1-0.2%、Cr：0.2-0.3%、Sn：0.02-0.03%、Sb：0.003-0.005%、Ca：0.05-0.10%、Ti：0.1-0.2%、Zr：0.01-0.02%、Mg：0.01-0.02%、RE：0.01-0.02%。該發明蠕墨鑄鐵材料蠕化率為65-95%，珠光體含量為60-70%。由于蠕化率對蠕鐵的導熱率影響較大，蠕化率較低會使材料的導熱性能會大幅下降。

中國發明公開專利CN 104532113A 公開了一種釩鈦蠕墨鑄鐵及其生產方法；C：3.8-4.2%、Si：1.8-2.2%、Mn：0.4-0.7%、V：0.15-0.34%、Ti：0.05-0.08%、Cr：0.1-0.3%、S：0.03-0.06%、P：0.05-0.09%、Mg：0.01-0.03%。該發明蠕化率70%，珠光體含量70%。未顯示材料強度與導熱率，但根據該材料的蠕化率和珠光體含量偏低，其導熱性能將會較低。

中國發明公開專利CN 102409220A 公開了一種高強韌蠕墨鑄鐵及其制備方法；C：3.4-3.8%、Si：2.1-2.6%、Cu：0.2-0.5%、Mo：0.2-0.5%、Mn：0.2-0.8%、Sn：0.02-0.04%、Sb：0.004-0.032%。制備的鑄態蠕墨鑄鐵進行等溫正火處理后獲得下貝氏體組織，雖然抗拉強度高達900MPa，伸長率3%，但該材料不適用鑄態條件下使用。

中國發明公開專利CN110093554A 公開了一種兼具高導熱率和高強度的蠕墨鑄鐵及其制備方法與應用；C：3.5-4.0%、Si：2.1-2.5%、Mn：0.2-0.6%、S：0.02%、P：0.04%、Cu：0.2-0.6%、Mo：0.1-0.5%。該發明抗拉強度400MPa，室溫導熱率42W/(m.K)，仍無法滿足使用服役工況的高強度和高導熱要求。