CN102367537A - 一种高强韧性铸态球墨铸铁及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强韧性铸态球墨铸铁及其生产方法，该高强韧性铸态球墨铸铁较现有技术生产的球铁在满足高强度性能前提下具有更高的伸长率，不含Ni、Mo，铸态可以达到高强度高韧性球铁铸件的要求；采用该方法生产的高强韧性铸态球墨铸铁，以普通铸铁为原料，球化率高，综合机械性能好，兼具了EN1563标准中GJS-600-3牌号抗拉强度以及GJS-450-10伸长率的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸态球铁及其生产方法，尤其是一种高强韧性铸态球墨铸铁及其产方法。
背景技术
高强韧性球墨铸铁由于具有较高抗拉强度和较高伸长率在工程机械、汽车零件中应用广泛，包含桥壳、转向节、行星轮壳、轮毂等安全件，壁厚一般在6~50mm，单件重量一般5~100kg。有些原来采用铸钢材料的产品正在逐步被高强韧性球墨铸铁所替代，用球墨铸铁代替铸钢件，可使其自重下降8%~12%，国外一般采用EN1563材料标准，通常材料牌号为GJS-600-3或GJS-450-10，前者抗拉强度较高但伸长率较低，后者伸长率较高但抗拉强度却偏低。因此，有客户提出GH 60-38-10的牌号，相当于牌号QT600-10，希望得到既有较高抗拉强度又有较高伸长率的新材料。
根据标准要求，其性能等级根据单铸试块上取的测试试样上测得的机械性能。Y型单铸试块厚度25mm。三种牌号的材料其技术要求对照见下表1：
由于桥壳、转向节、行星轮壳、轮毂在车辆上均属于安全件，是主要承载受力件，不允许出现铸件断裂、失效等质量事故。每个零件都要求可追溯性，零件的质量要求，特别是质量稳定性要求极为严格。要求零件具有较高的强度，同时具有较好的延伸性。国内高强度零件的牌号如QT500-7,QT550-6珠光体和铁素体混合基体的球墨铸铁与QT600-3,QT700-2等珠光体基体的球墨铸铁，一般情况下铸态获得该牌号铸件必须采用合金化，常用的合金元素有Cu、Mn、Ni、Sn、Mo等几种。目前国内公开的技术是采用加Cu、Mn、Ni、Mo提高强度，或者采用热处理方法，结果成本较高，工艺复杂。这些牌号的材料其伸长率都较低。国内公开的论文—2009中国铸造活动周论文集《铸态QT600-10球铁的试制》一文其提高珠光体的途径是加入微量Sb，这对于大断面球墨铸铁能显著提高石墨圆整度和增加石墨球数，促进珠光体组织转变，并稳定珠光体，而对于壁厚50mm以下的中小件及薄壁件，其抑制铁素体析出的作用不利于获得较好的伸长率；在国内公开发表的另一篇论文—2007/6现代铸铁《铸态QT600-10球墨铸铁的研制》，采用的球化处理为加入1.3%的含铜球化剂〔w(Mg)7.89%, w(RE)4.38%, w(Si)34.6%, w(Cu)20%〕。其含Cu球化剂较普通球化剂价格要高许多，使其成本大幅增加。两篇论文都对Mn进行了限制，要求严格控制在0.5%以内，而Mn与Cu(以及Ni、Mo)相比是低廉的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强韧性铸态球墨铸铁及其生产方法，该高强韧性铸态球铁较现有技术生产的球铁具有更高的强度和伸长率，不含Ni、Mo。可满足对安全性及综合机械性能有特殊要求的球铁件的性能要求；采用该方法生产的高强韧性铸态球铁，以普通铸铁为原料，球化率高，机械性能达到或超出GH 60-38-10的要求。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种高强韧性铸态球墨铸铁，该球铁成分不含Ni、Mo，所述本球墨铸铁的化学成分的质量百分比为：C 3.5%～3.8%，Si 2.6%～3.0%，Mn≤0.6%，P≤0.06%，S 0.005%～0.02%，Sn 0.01%～0.04%,Bi≤0.004%,Mg 0.03%～0.06%,Re 0.01%～0.04%,余量为Fe。
一种上述高强韧性铸态球墨铸铁的生产方法，包括以下步骤：
脱硫：铁水包内吹N2脱硫，将炉内化学成分质量百分比调整为：C 3.7%～3.9%，Si 1.2%～1.7%，Mn≤0.4%，P≤0.06%，S≤0.02%，余量为Fe；
对上述产物进行球化处理，炉前二次孕育：
球化处理温度为1510±10℃，球化剂加入量为处理铁水重量的1.2%～1.7%；
一次孕育剂采用Si- Mn- Sn复合孕育剂，其中硅钡系合金加入量为满足孕育增硅量0.15%～0.3%；Mn 为锰铁其加入量为满足最终ω（Mn）≤0.6％的补足量。Sn的加入量为满足最终ω（Sn）=0.01%～0.04%；
二次孕育剂在电炉出铁槽加入，加入量为满足最终ω（Si）=2.6%～3.0%的补足量；
经过球化和二次孕育处理的液态铁水在1360～1400℃温度条件下浇注到湿型粘土砂铸型中，在浇注过程中进行三次孕育，即随流瞬时孕育，加入孕育剂量为浇注铁水量的0.1%～0.15%，三次孕育的增硅量不计算在终硅量内；
浇注后的铁水在铸型中冷却凝固成型，随铸型缓慢冷却至500℃以下落砂。
上述的生产方法，所述的球化剂为轻稀土球化剂；一次孕育剂采用Si- Mn- Sn复合孕育剂，其中硅加入量为满足孕育处理增硅量ω（Si）增加=0.15%～0.3%；Mn加入量为满足最终ω（Mn）≤0.6％的补足量，Sn的加入量为满足最终ω（Sn）=0.01%～0.04%；二次孕育剂为硅系孕育剂，加入量为满足最终ω（Si）=2.6%～3.0%的补足量；所述的随流瞬时孕育剂为合金Si-Bi孕育剂，其中质量分数Si≥70%，Bi 0.5%～2% ，三次孕育的增硅量不计算在终硅量内；所示脱硫工艺采用双联熔炼，冲天炉炉外脱硫；所述球化处理工艺采用盖包法；出铁三分之一时按铁液总重的1%~1.5%加脱硫剂，并开始吹氮气脱硫。
上述的生产方法，球化后，整包铁水从扒渣完成到浇注结束应控制不超过8分钟，采用含Si、Mn、Sn、Bi元素的合金材料进行复合多重孕育。其孕育过程：一次孕育为Si-Mn-Sn复合孕育，二次为硅系合金孕育，三次为Si-Bi孕育。
本发明的有益效果表现在：
C元素,对于铸态球墨铸铁应选择高碳量。在含Si量一定的条件下，随着C含量增加，碳当量CE提高，其自身按石墨析出的倾向增大，石墨球数相应增加，可以减小收缩缺陷，而获得健全铸件。而过高的C容易产生石墨飘浮，降低铸件综合机械性能。珠光体球墨铸铁推荐的C含量为ω（C）3.6%～3.8％，ω（Si）2.1%～2.5％。降低ω（C）量会减少石墨球数，而铸件的抗拉强度、伸长率和硬度提高，因此确定ω（C）含量为3.5%～3.8％，对应碳当量CE4.4%～4.8%。球墨铸铁力学性能必须考虑碳当量的影响,当CE=4.4%时石墨球数是 CE=4.1%时的1.5倍。CE4.6%～4.8%时铁液的流动性最好,因此,选择CE4.4%～4.8%。
Si元素，Si使C在铁液中的溶解度降低，促进石墨化，Si的孕育使球墨铸铁的珠光体和铁素体的比例改变。随Si量的增加珠光体量逐渐减少，提高球铁的塑性，试验表明，当ω（Si）含量在2.60％以上时，常温下的延伸率稳定达到20％以上，最高可达到27.55％，所以本发明确定Si含量的范围为ω（Si）2.6％～3.0％。
Mn元素，Mn使球墨铸铁凝固时的白口倾向增加.对于壁厚6mm以下的铸件，要求Mn的质量分数小于0.3%，以防止出现游离渗碳体；对于厚大断面球墨铸铁来说，Mn的偏析倾向特别显著，易形成晶间碳化物，恶化力学性能。为此即时珠光体基体的球墨铸铁，Mn的质量分数也不应超过0.6%。Mn能稳定珠光体，固溶强化铁素体，对于铁素体基体的球墨铸铁来说，Mn的质量分数从0.6%～0.8％开始，对强度明显提高，但是断后伸长率将随Mn量增加而显著下降。综上所述6mm～50mm壁厚球墨铸铁件取Mn的质量分数为ω（Mn）≤0.6％。
S元素，S是反石墨化元素，属于有害杂质。降低原铁液含S量是确保球化处理成功的前提，也是获得优质铸件的基础，因此对于要求高的球铁铸件，原铁液必须经过脱硫。但含S量过低时也有不利的一面，例如铁液白口倾向加大，石墨球数量减少，石墨球粗大。所以确定S含量的范围为ω（S）0.005％～0.02％。
P 元素，由于P对铸态球铁的有害影响，特别是对塑性的影响是显著的，所以其含量应是愈低愈好。因此确定含量ω（P）≤0.06%。
Mg含量相应可以控制得低一些，但由于本发明中选择的是高C含量，为保证球化所需的残余Mg量相应要高一些，确定范围0.03%～0.06%。
RE残量，RE有抵消干扰元素对球化不良影响的作用，二是稀土元素（主要是Ce）易形成团状和团片状石墨、影响石墨球的圆整度的负面作用成为主要，所以RE残量尽量低些，确定范围为0.01%～0.04%。
由于本发明对上述元素的含量进行了合理的限定，使得采用本发明的球铁铸件具有了良好的综合机械性能，满足了在具备高强度的同时具备较高的伸长率。
在本发明的生产方法生产高强韧性铸态球墨铸铁时，为了获得较高的强度，必须采用合金化，一般铸态获得QT600-3，QT700-2牌号的铸件，提高强度的合金元素有Cu、Mn、Ni、Sn、Mo等几种，而Ni、Mo的价格较高，会导致铸件成本较大幅度提高，虽然废Cu的价格只是Ni的1/5～1/6，但对于铸态铁素体基体来说,加Cu使抗拉强度σb明显提高,而断后伸长率δ则有明显下降；对于铸态珠光体基体的球墨铸铁来说，附加质量分数为0.5％～2％的Cu，对抗拉强度σb增加不多，对断后伸长率实际上也影响甚微。
Mn与Cu相较，Mn的价格又比Cu低的多，约是1/8，但如前文所述Mn的加入上限已确定，限制其白口倾向，充分发挥其固溶强化作用，是使用Mn能够达到ω（Mn）≤0.6％的重要前提。
Sn与Cu相较，Sn的价格是Cu的两倍多，但Cu的加入量是千分之几而Sn却是微量。在球墨铸铁中附加质量分数为0.06％～0.1％的Sn可使基体组织中的珠光体明显增加。低熔点的Sn（232℃）在球铁凝固过程中偏析于球状石墨与金属界面上，形成Sn的富集层，这个比较稳定的Sn的富集层能够有效的阻止或减缓共析渗碳体中的C向球状石墨表层扩散，因此有利于稳定珠光体。在ω（Sn）=0.02%～0.03%时，冲击韧度得到改善，这种作用归结为，在晶界形成了低熔点的区域，因而改善了变形能力。这种作用同样使得断后伸长率获益。取Sn 的质量分数为ω（Sn）≤0.04％。
在稀土镁球墨铸铁中，加入微量铋ω（Bi）≤0.01％，在含有稀土铈的情况下，石墨球数剧增，它对消除变态石墨，形成球状石墨是有利的，当加铋量从0增加到0.002%时，10mm断面石墨球数从652个/mm2增加到992个/ mm2，这一特性，在混合基体铸态球墨铸铁中能增加铁素体的比例，同时减少Mn碳化物形成倾向。
在本发明中，硅铁和锰铁、锡块以孕育目的加入球化包，孕育效果最好，硅铁单独作为孕育剂使用，孕育衰退较快，效果并不理想，锰铁以孕育的方式加入，MnFe造成的显微浓度差和温度差的原子集团有利于形成奥氏体，减少偏析，共析转变时可以大幅度提高珠光体量，增加强度。Mn的潜力只有在Si和Mn复合孕育条件下才能得到充分发挥。所以Mn在Si-Mn复合孕育时，算得上是理想的促进珠光体形成（或稳定珠光体）元素。把Mn、Sn作为孕育剂加入球化包内，而不加入熔炼炉内，与Si同时起孕育作用，使得Mn、Sn稳定珠光体，提高强度的潜力得到充分发挥，偏析的倾向得到抑制。本发明采用Si-Mn-Sn-Bi复合多重孕育，而不单独采用以Sn代Cu生产球墨铸铁。这是获得高强韧性铸态球墨铸铁的关键。
为了确保孕育效果，本发明采用了炉前一次孕育——出铁槽二次孕育——瞬时三次孕育的复合强化孕育措施，不仅有效地防止了孕育衰退，提高了石墨球数和石墨圆整度，而且使基体组织得到强化和改善。本发明的抗拉强度σb与断后伸长率δ明显提高,材料综合机械性能较现有技术生产的球铁有较大提高。
由于采用Si-Mn-Sn-Bi复合多重孕育工艺使得本发明的工艺稳定性得到大大提高，并且在不经过热处理的情况下，取自Y型试块检测的机械性能达到或超过抗拉强度σb≥600MPa, δ≥10%的要求。
具体实施方式
下面以具体实施方式来对本发明进行详细描述：
实施例一（此实施例的生产方法能准确生产出本实施例的所述百分含量的的球墨铸铁，下同例二、例三）
所述生产的高强韧性铸态球墨铸铁，该球铁成分中不含Ni、Mo。其化学成分质量百分含量比为：C 3.5%，Si 3.0%，Mn 0.6%， P 0.06%，S 0.02%，Sn 0.04%,Mg 0.06%,RE 0.03%，Bi0.004%,余量为Fe。
高强韧性铸态球墨铸铁的生产方法：
采用冲天炉—电炉双联熔炼，冲天炉熔炼铁水出铁冲入脱硫包，脱硫包内加脱硫剂吹氮气（N2）脱硫，脱硫后的铁水倒入电炉调整成分和升温，使其化学成分达到： C 3.75%、 Si 1.7%、Mn 0.4% 、P 0.046% 、S 0.020% 余量为Fe；使铁液温度达到1510℃，然后出铁球化。
所述的脱硫工艺是将冲天炉熔炼铁水冲入脱硫包，脱硫包使用前烫包，并确保脱硫塞通畅。出铁温度：1470~1510℃；出铁重量：2000±30Kg（根据使用电炉调整确定）；出铁时严格控制防止炉渣进入脱硫包，以防回硫或脱硫失效；出铁三分之一时加脱硫剂（按铁液总重的1%~1.5%），并开始吹氮气脱硫，直到出铁重量达到铁液总重，整包铁液吹氮脱硫用时约5~7分钟；停止吹氮，脱硫结束，开始扒渣，扒渣干净后表面撒一薄层聚渣剂调运至电炉，倒入电炉升温调质。
所述的脱硫剂化学成分为CaO 47.4%，水分＜0.5%，粒度＜5mm；氮气为工业氮气纯度≥99.5％；聚渣剂成分中SiO270.9%，Fe2O3＜5%。
所述的球化处理工艺为：将烘干新包或清理干净包底残渣余铁的球化包预热至暗红色(≥600℃)，向堤坝一侧包坑内加入球化剂，用平头锤捣实，上面覆盖孕育剂，覆盖干净无锈球铁铁屑，捣实，高度低于堤坝20mm～30mm；锰铁及锡粒加入球化剂对面即堤坝另一侧包坑，盖严包盖，在2分钟内出铁球化；出铁温度控制在1510±10℃，出铁重量：1000±10Kg；铁水通过包盖流孔冲入盖包内加球化剂的堤坝对面，二次孕育剂出铁槽随流加入。反应完全结束后打开包盖扒渣（若包盖打开后反应仍未结束，必须待反应完才能开始扒渣），扒渣重复进行3次，扒渣须干净。整包铁水从扒渣完成到浇注结束应控制不超过8分钟。
所述的球化剂为REMg3-8合金，化学成分质量百分含量为：Mg6%～8%， RE2%～4%，Si41%～43%，Ca1%～2%，余量为Fe，粒度5～30mm，加入量为铁水重量的（下同）1.5%（15kg）；复合孕育剂：硅钡0.3%（3 kg）锰铁0.28%（2.8kg）锡粒0.04%（400g）、铁屑：1%~1.3%（10-13kg）；加入球化包的材料在使用前须经烘干处理。
所述的二次孕育剂为硅铁FeSi75（各质量分数Si74%～80%，Mn≤0.4%， Cr≤0.4% ，P≤0.035%，S≤0.020%，C≤0.10%），余量为Fe，粒度10-40mm，加入量0.4%（4 kg）；
将经过球化处理和二次孕育处理的熔融铁水在1360~1400℃温度条件下浇注到湿型粘土砂铸型和Y型试块砂型中，在浇注过程中，随铁水流同步进行随流瞬时三次孕育，瞬时三次孕育剂预先加入可调随流孕育漏斗，调整加入量为处理铁水重量的0.15%。
所述的随流瞬时孕育剂为：合金Si-Bi孕育剂（各质量分数Si≥71.2%，Bi1%, Ca1.32%，RE0.25% ,Al0.9%），余量为Fe，粒度0.2～1.5mm。
表2 球化后光谱分析结果：（微量元素未计）
表3 取自Y型试块的机械性能、金相试验、硬度试验检测结果：
实施例2
所述生产的高强韧性铸态球墨铸铁，该球铁成分中不含Ni、Mo。其化学成分为：C3.8%，Si2.8%，Mn0.4%， P0.05%，S0.01%，Sn0.04%,Mg0.04%,RE0.03%,余量为Fe。
高强韧性铸态球墨铸铁的生产方法：
采用双联熔炼,冲天炉熔炼铁水经过多孔塞吹氮脱硫,加入中频熔炼电炉进行升温、调质，使其化学成分达到： C3.95%、 Si1.7%、Mn0.4% 、P0.046% 、S0.02% 余量为Fe；使铁液温度达到1510℃，然后出铁球化。
所述的脱硫工艺是将冲天炉熔炼铁水冲入脱硫包，脱硫包使用前烫包，并确保脱硫塞通畅。出铁温度：1470~1510℃；出铁重量： 2000±30Kg（根据使用电炉调整确定）；出铁时严格控制防止炉渣进入脱硫包，以防回硫或脱硫失效；出铁三分之一时加脱硫剂（按铁液总重的1%~1.5%），并开始吹氮气脱硫，直到出铁重量达到铁液总重，整包铁液吹氮脱硫用时约5~7分钟；停止吹氮，脱硫结束，开始扒渣，扒渣干净后表面撒一薄层聚渣剂调运至电炉，倒入电炉升温调质。
所述的脱硫剂化学成分为CaO47.4%，水分＜0.5%，粒度＜5mm；氮气为工业氮气纯度≥99.5％；聚渣剂成分中SiO270.9%，Fe2O3＜5%。
所述的球化处理工艺为：将烘干新包或清理干净包底残渣余铁的球化包预热至暗红色(≥600℃)，向堤坝内加入球化剂，用平头锤捣实，上面覆盖孕育剂，覆盖干净无锈球铁铁屑，捣实，高度低于堤坝20mm～30mm；锰铁及锡粒加入球化剂对面堤坝，盖严包盖，在2分钟内出铁球化；出铁温度控制在1510±10℃，出铁重量：1000±10Kg；铁水通过包盖流孔冲入盖包内加球化剂的堤坝对面，二次孕育剂出铁槽随流加入。反应完全结束后打开包盖扒渣（若包盖打开后反应仍未结束，必须待反应完才能开始扒渣），扒渣重复进行3次，扒渣须干净。整包铁水从扒渣完成到浇注结束应控制不超过8分钟。
所述的球化剂为REMg3-8合金，化学成分为：Mg6%～8%， RE2%～4%，Si41%～43%，Ca1%～2%，余量为Fe，粒度5 ～30mm，加入量为1.5%（15kg）；复合孕育剂：硅钡0.3%（3 kg）锰铁0.28%（2.8kg）锡粒0.04%（400g）、铁屑1%~1.3%（10-13kg）；加入球化包的材料在使用前须经烘干处理。
所述的二次孕育剂为硅铁FeSi75（各质量分数Si74%～80%，Mn≤0.4%， Cr≤0.4% ，P≤0.035%，S≤0.020%，C≤0.10%），余量为Fe，粒度10-40mm，加入量为0.3%（3kg）；
将经过球化处理和二次孕育处理的熔融铁水在1360~1400℃温度条件下浇注到湿型粘土砂铸型和Y型试块砂模中，在浇注过程中，随铁水流同步进行随流瞬时三次孕育，瞬时三次孕育剂预先加入可调随流孕育漏斗，调整加入量为处理铁水量的0.15%。
所述的随流瞬时孕育剂为：合金Si-Bi孕育剂（各质量分数Si≥71.2%，Bi1%, Ca1.32%，RE0.25% ,Al0.9%），余量为Fe，粒度0.2～1.5mm。
表4 球化后光谱分析结果（微量元素未计）：
表5 取自Y型试块的机械性能、金相试验、硬度试验检测结果：
实施例3
所述生产的高强韧性铸态球墨铸铁，该球铁成分中不含Ni、Mo。其化学成分为：C3.7%，Si2.6%，Mn0.6%， P0.04%，S0.015%，Sn0.04%,Mg0.040%,RE0.02%,余量为Fe。
高强韧性铸态球墨铸铁的生产方法：
采用双联熔炼,冲天炉熔炼铁水经过多孔塞吹氮脱硫,加入中频熔炼电炉进行升温、调质，使其化学成分达到： C3.90%、 Si1.5%、Mn0.4% 、P0.04% 、S0.02% 余量为Fe；使铁液温度达到1510℃，然后出铁球化。
所述的脱硫工艺是将冲天炉熔炼铁水冲入脱硫包，脱硫包使用前烫包，并确保脱硫塞通畅。出铁温度：1470~1510℃；出铁重量： 2000±30Kg（根据使用电炉调整确定）；出铁时严格控制防止炉渣进入脱硫包，以防回硫或脱硫失效；出铁三分之一时加脱硫剂（按铁液总重的1%~1.5%），并开始吹氮气脱硫，直到出铁重量达到铁液总重，整包铁液吹氮脱硫用时约5~7分钟；停止吹氮，脱硫结束，开始扒渣，扒渣干净后表面撒一薄层聚渣剂调运至电炉，倒入电炉升温调质。
所述的脱硫剂化学成分为CaO47.4%，水分＜0.5%，粒度＜5mm；氮气为工业氮气纯度≥99.5％；聚渣剂成分中SiO270.9%，Fe2O3＜5%。
所述的球化处理工艺为：将烘干新包或清理干净包底残渣余铁的球化包预热至暗红色(≥600℃)，向堤坝内加入球化剂，用平头锤捣实，上面覆盖孕育剂，覆盖干净无锈球铁铁屑，捣实，高度低于堤坝20mm～30mm；锰铁及锡粒加入球化剂对面堤坝，盖严包盖，在2分钟内出铁球化；出铁温度控制在1510±10℃，出铁重量：1000±10Kg；铁水通过包盖流孔冲入盖包内加球化剂的堤坝对面，二次孕育剂出铁槽随流加入。反应完全结束后打开包盖扒渣（若包盖打开后反应仍未结束，必须待反应完才能开始扒渣），扒渣重复进行3次，扒渣须干净。整包铁水从扒渣完成到浇注结束应控制不超过8分钟。
所述的球化剂为REMg3-8合金，化学成分为：Mg6%～8%， RE2%～4%，Si41%～43%，Ca1%～2%，余量为Fe，粒度5 ～30mm，加入量为1.5%（15kg）；复合孕育剂：硅钡0.3%（3 kg）锰铁0.28%（2.8kg）锡粒0.04%（400g）、铁屑或薄钢片 1%~1.3%（10-13kg）；加入球化包的材料在使用前须经烘干处理。
所述的二次孕育剂为硅铁FeSi75（各质量分数Si74%～80%，Mn≤0.4%， Cr≤0.4% ，P≤0.035%，S≤0.020%，C≤0.10%），余量为Fe，粒度10-40mm，加入量为0.3%（3kg）；
将经过球化处理和二次孕育处理的熔融铁水在1360~1400℃温度条件下浇注到湿型粘土砂铸型和Y型试块砂模中，在浇注过程中，随铁水流同步进行随流瞬时三次孕育，瞬时三次孕育剂预先加入可调随流孕育漏斗，调整加入量为处理铁水量的0.15%。
所述的随流瞬时孕育剂为：合金Si-Bi孕育剂（各质量分数Si≥71.2%，Bi1%, Ca1.32%，RE0.25% ,Al0.9%），余量为Fe，粒度0.2～1.5mm。
表6 球化后光谱分析结果（微量元素未计）：
表7 取自Y型试块的机械性能、金相试验、硬度试验检测结果：
从实施例可以看出，所生产出的球墨铸铁其性能指标均达到了要求。
Claims (10)
1.一种高强韧性铸态球墨铸铁，其特征在于，该球铁成分不含Ni、Mo，所述本球墨铸铁的化学成分的质量百分比为：C 3.5%～3.8%，Si 2.6%～3.0%，Mn≤0.6%，P≤0.06%，S 0.005%～0.02%，Sn 0.01%～0.04%,Bi≤0.004%,Mg 0.03%～0.06%,Re 0.01%～0.04%,余量为Fe。
2.一种上述高强韧性铸态球墨铸铁的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
脱硫：铁水包内吹N2脱硫，将炉内化学成分质量百分比调整为：C 3.7%～3.9%，Si 1.2%～1.7%，Mn≤0.4%，P≤0.06%，S≤0.02%，余量为Fe；
对上述产物进行球化处理，炉前二次孕育：
球化处理温度为1510±10℃，球化剂加入量为处理铁水重量的1.2%～1.7%；
一次孕育剂采用Si- Mn- Sn复合孕育剂，其中硅钡系合金加入量为满足孕育增硅量0.15%～0.3%；Mn 为锰铁其加入量为满足最终ω（Mn）≤0.6％的补足量；
Sn的加入量为满足最终ω（Sn）=0.01%～0.04%；
二次孕育剂在电炉出铁槽加入，加入量为满足最终ω（Si）=2.6%～3.0%的补足量；
经过球化和二次孕育处理的液态铁水在1360～1400℃温度条件下浇注到湿型粘土砂铸型中，在浇注过程中进行三次孕育，即随流瞬时孕育，加入孕育剂量为浇注铁水量的0.1%～0.15%，三次孕育的增硅量不计算在终硅量内；
浇注后的铁水在铸型中冷却凝固成型，随铸型缓慢冷却至500℃以下落砂。
3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于：
所述的球化剂为轻稀土球化剂。
4.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于：一次孕育剂采用Si- Mn- Sn复合孕育剂，其中硅加入量为满足孕育处理增硅量ω（Si）增加=0.15%～0.3%；Mn加入量为满足最终ω（Mn）≤0.6％的补足量，Sn的加入量为满足最终ω（Sn）=0.01%～0.04%。
5.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于：二次孕育剂为硅系孕育剂，加入量为满足最终ω（Si）=2.6%～3.0%的补足量。
6.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于：所述的随流瞬时孕育剂为合金Si-Bi孕育剂，其中质量分数Si≥70%，Bi 0.5%～2% ，三次孕育的增硅量不计算在终硅量内。
7.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于：所示脱硫工艺采用双联熔炼，冲天炉炉外脱硫；所述球化处理工艺采用盖包法。
8.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于：出铁三分之一时按铁液总重的1%~1.5%加脱硫剂，并开始吹氮气脱硫。
9.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于：球化后，整包铁水从扒渣完成到浇注结束应控制不超过8分钟。
10.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于：采用含Si、Mn、Sn、Bi元素的合金材料进行复合多重孕育；其孕育过程：一次孕育为Si-Mn-Sn复合孕育，二次为硅系合金孕育，三次为Si-Bi孕育。
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