[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度高韌性低溫球墨鑄鐵及其生產(chǎn)工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110963416.3
• 申請(qǐng)日: 2021-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN113667886A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李雷;張洪興;王立永;孫鳴;唐廣鐵;余志田
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津昌昊實(shí)業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): C22C37/10
• 分類號(hào): C22C37/10;C22C37/04;C22C33/08;C21C1/10;B22D1/00
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 柯胡成

本申請(qǐng)涉及球墨鑄鐵的技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種高強(qiáng)度高韌性低溫球墨鑄鐵及其生產(chǎn)工藝。一種高強(qiáng)度高韌性低溫球墨鑄鐵，包括以下重量百分比的元素：C 3.5?3.6%、Si 2.2?2.4%、Mn 0.15?0.2%、P 0.02?0.03%、S≤0.015%、Mg 0.03?0.05%、Ni 1.1?1.2%、Cu 0.4?0.5%、Mo 0.1?0.15%；其生產(chǎn)工藝為：S1.熔煉：將原料混合熔煉，得鐵液；S2.球化處理：S2.1.球化與一次孕育；S2.2.除渣：S2.3.二次孕育；S2.4.除渣；S2.5.澆注時(shí)，隨流加入隨流孕育劑。本申請(qǐng)具有高強(qiáng)度、高韌性、低溫性能優(yōu)越的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及球墨鑄鐵的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，它涉及一種高強(qiáng)度高韌性低溫球墨鑄鐵及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金，由工業(yè)生鐵、廢鋼等鋼鐵及其合金材料經(jīng)過(guò)高溫熔融和鑄造成型而得到，除Fe外，還含及其它鑄鐵中的碳以石墨形態(tài)析出，若析出的石墨呈條片狀時(shí)的鑄鐵叫灰口鑄鐵或灰鑄鐵、呈蠕蟲狀時(shí)的鑄鐵叫蠕墨鑄鐵、呈團(tuán)絮狀時(shí)的鑄鐵叫可鍛鑄鐵或碼鐵、而呈球狀時(shí)的鑄鐵就叫球墨鑄鐵。

球墨鑄鐵具有優(yōu)良的力學(xué)性能、加工性能、耐磨性能、吸震性能，且制造成本低，已發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的鑄鐵材料，被廣泛應(yīng)用于軌道交通行業(yè)，我國(guó)軌道交通行業(yè)緯度跨度很大，寒冷地區(qū)冬季的溫度可達(dá)到-40 ℃以下，而普通球墨鑄鐵普通的球墨鑄鐵的耐低溫性不夠，隨著鑄件使用溫度的下降，球墨鑄鐵逐漸發(fā)生由韌性向脆性轉(zhuǎn)變，使得普通的球墨鑄鐵在應(yīng)用于低溫下承受動(dòng)載荷的工件方面受到極大的制約。

因此，開發(fā)高強(qiáng)度高韌性可以滿足低溫使用需求的球墨鑄鐵顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

為了在保證球墨鑄鐵高強(qiáng)度高韌性的同時(shí)提高球墨鑄鐵的低溫性能，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N高強(qiáng)度高韌性低溫球墨鑄鐵及其生產(chǎn)工藝。

第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N高強(qiáng)度高韌性低溫球墨鑄鐵，采用如下的技術(shù)方案：

一種高強(qiáng)度高韌性低溫球墨鑄鐵，包括以下重量百分比的元素：C 3.5-3.6%、Si2.2-2.4%、Mn 0. 15-0.2%、P 0.02-0.03%、S≤0.015%、Mg 0.03-0.05%、Ni 1.1-1.2%、Cu0.4-0.5%、Mo 0.1-0.15%。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，碳和硅是促進(jìn)石墨化的元素，在一定的條件下，提高含碳量可增加石墨球數(shù)，改善石墨形態(tài)，但含碳量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致鐵液碳當(dāng)量過(guò)高而產(chǎn)生石墨漂浮傾向或出現(xiàn)石墨漂浮，硅能明顯促進(jìn)石墨化，增加鐵素體，改善球墨鑄鐵的塑性和韌性；同時(shí)碳還可以促進(jìn)鎂的吸收，改善球化，提高石墨球的圓整度，提高鐵液的流動(dòng)性，能夠促進(jìn)石墨化，減少白口傾向。銅可以促進(jìn)石墨化，促進(jìn)珠光體的形成，減少或完全抑制鐵素體的形成，將碳、硅、銅的配比控制在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)，可以有效提高球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度與沖擊韌度。

錳對(duì)球墨鑄鐵的塑性和韌性是有害的，錳在球墨鑄鐵中易在晶界富集，導(dǎo)致塑性和韌性急劇下降，本申請(qǐng)將錳含量控制在較低水平，鉬能降低球墨鑄鐵的脆性轉(zhuǎn)變溫度，在錳含量較低的球墨鑄鐵加入鉬。控制鉬與錳的配比可提高鑄態(tài)沖擊韌性。鎳可以使球墨鑄鐵中的鐵素體受到抑制，降低奧氏體轉(zhuǎn)變溫度，穩(wěn)定鐵素體，使得珠光體細(xì)化、數(shù)量增多，擴(kuò)大穩(wěn)定系Fe-G和介穩(wěn)定系Fe-FeC之間的共晶溫度間隔，共晶期間促進(jìn)石墨化，并細(xì)化石墨，同時(shí)固溶強(qiáng)化基體組織，與鉬結(jié)合使用提高球鐵的抗拉強(qiáng)度和沖擊韌性。

球墨鑄鐵中各元素之間相互配合，調(diào)控石墨性能，在本申請(qǐng)的配比范圍內(nèi)，球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度達(dá)到668-693 N/mm²，延伸率達(dá)到9.9-11.3%，-40℃沖擊功達(dá)到6.0-8.2J。

第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N高強(qiáng)度高韌性低溫球墨鑄鐵的生產(chǎn)工藝，采用如下的技術(shù)方案：

一種高強(qiáng)度高韌性低溫球墨鑄鐵的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：

S1.熔煉：