[發明專利]低溫高韌性的球墨鑄鐵及其應用

有效

• 申請號: 202111401019.3
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN114058937B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 帥德國;帥莉
• 申請（專利權）人: 襄陽金耐特機械股份有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C37/04;C22C33/10;C21D1/26;B61F15/20;F03D80/00;F03D13/20
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本發明涉及一種低溫高韌性的球墨鑄鐵及其應用，所述球墨鑄鐵的化學成分為：C：3.5?3.9％、Si：1.6?2.2％、Mn≤0.18％、Mg：0.03?0.05％、RE：0.03?0.06％、Bi：0.001?0.005％、B：0.003?0.008％，余量為Fe和不可避免的雜質，所述球墨鑄鐵為退火態，該球墨鑄鐵可應用于風力發電機的輪轂、齒輪箱、臺架、底座等，或者應用于鐵路機車的抱軸軸承蓋、轉向架軸箱、齒輪箱等。

技術領域

本發明涉及一種低溫高韌性的球墨鑄鐵及其應用，該球墨鑄鐵具有優異的室溫強度和低溫韌性，該球墨鑄鐵特別適用于風力發電機的輪轂、齒輪箱、臺架、底座等以及鐵路機車的抱軸軸承蓋、轉向架軸箱、齒輪箱等對低溫韌性要求較高的工況。

背景技術

球墨鑄鐵在軌道交通、風電、石油鉆采等領域應用廣泛。近年來，如穿行在高緯度、高寒區域的哈大高鐵、蘭新高鐵等的開通以及風力發電機組越來越多的被設置在高緯度、高寒、極端環境區域，其對球墨鑄鐵的室溫強度特性提出較高要求的同時，更要求應用于上述工況的球墨鑄鐵具有優異的低溫韌性，特別是對-40℃低溫韌性的要求越來越高。

QT400-18L低溫球墨鑄鐵被視為應用于上述工況較為理想的材料，其-40℃的沖擊韌性達到12J，室溫抗拉強度達到400MPa，但是隨著工況載荷逐步提高，如高鐵機車速度越來越快、風電裝機功率越來越高，其對球墨鑄鐵強度和低溫韌性的要求也隨之提高，常規的QT400-18L已經無法滿足低溫高寒地區的高載荷高速度要求。

為了解決上述問題，現有技術通常采用Ni、Cu等元素強化球墨鑄鐵，但是Ni和Cu均是提高球墨鑄鐵韌脆性轉變溫度的元素且具有穩定珠光體的作用，雖然可以提高球墨鑄鐵的室溫強度，但是對于球墨鑄鐵的低溫韌性極為不利，無法兼顧室溫強度和低溫韌性。

基于上述認識，提出一種可以兼顧室溫強度和低溫韌性的球墨鑄鐵，以充分適用于低溫高寒、高速重載的應用工況。

發明內容

本發明提供一種兼顧了室溫強度和低溫韌性的球墨鑄鐵，適用于風力發電機的輪轂、齒輪箱、臺架、底座等以及鐵路機車的抱軸軸承蓋、轉向架軸箱、齒輪箱等對室溫強度和低溫韌性要求較高的工況，特別適用于低溫高寒、高速重載區域工作的上述零部件。

本發明的技術目的是通過以下手段實現的。

本發明提供的一種低溫高韌性的球墨鑄鐵，其化學成分為：C：3.5-3.9％、Si：1.6-2.2％、Mn≤0.18％、Mg：0.03-0.05％、RE：0.03-0.06％、Bi：0.001-0.005％、B：0.003-0.008％，余量為Fe和不可避免的雜質，所述球墨鑄鐵為退火態。

下面介紹本發明的成分、含量及比例關系的設計原理。

C：碳是構成石墨組織的元素，具有強化石墨的作用，并且可以減小白口傾向，增加鐵素體含量，改善球墨鑄鐵韌性，其有利于改善球墨鑄鐵的鐵水流動性。碳對球墨鑄鐵的沖擊韌性的影響在于：碳含量過高，組織中石墨球數、球徑增加、增大，空位生長減小、聚集過程中的塑性形變減小，球鐵斷裂過程中的塑性形變能降低，表現為沖擊功的下降。但含碳量過低時，材料的脆性轉變溫度將升高，對低溫沖擊韌性不利。本發明合適的C含量為3.5-3.9％，優選3.6-3.8％，更優選3.65-3.75％。