CN102747268A

CN102747268A - 高强度、高塑性球墨铸铁及其制造方法

Info

Publication number: CN102747268A
Application number: CN2012102404481A
Authority: CN
Inventors: 刘长森; 侯广怀; 王正军; 黄国涛
Original assignee: China National Heavy Duty Truck Group Jinan Power Co Ltd
Current assignee: Sinotruk Jinan Power Co Ltd; China National Heavy Duty Truck Group Jinan Power Co Ltd
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2032-07-12
Also published as: CN102747268B

Abstract

本发明涉及球墨铸铁材料技术领域，特别涉及一种高强度、高塑性球磨铸铁，各成分的重量百分比如下：C：3.4～3.8%，Si：2.3～2.7%，Mn：0.3～0.5%，S：0～0.03%，P：0～0.04%，Cu：0.3～0.5%，Cr：0.02～0.10%，Sb：0.001-0.005%，Mg：0.03～0.06%，Re：0.01～0.03%，其余为Fe。该种球墨铸铁材料获得圆度更高、数量更多的石墨，获得一定铁素体和珠光体比例含量的基体组织，能够稳定生产铸态情况下具有较高强度的同时，具有较高的伸长率的铸件；提高了铸件性能，满足了重型载重汽车驱动桥桥壳、支架类铸件的使用要求。

Description

高强度、高塑性球墨铸铁及其制造方法

技术领域

本发明涉及球墨铸铁材料技术领域，特别涉及一种高强度、高塑性球墨铸铁，还涉及此球墨铸铁的制造方法。

背景技术

按抗拉强度大小国家标准规定球墨铸铁牌号主要有QT400-15、QT400-18、QT450-10、QT500-7、QT550-5、QT600-3、QT700-2等，强度高时塑性差、塑性高时强度低。随着重型载重汽车吨的提高和轻量化，目前使用的球墨铸铁材料已不能满足驱动桥桥壳、支架类铸件的使用要求，希望有一种强度高且具有一定塑性的球墨铸铁材料。

目前，国内厂家主要是用传统工艺按国家标准生产，要生产高于国家标准的高强度、高塑性QT550-9等材料，传统化学成分组成和工艺方法不能保证稳定达到力学性能要求，合格率不高。虽然也有很多专利材料有公开高强、高塑性球墨铸铁，比如专利号为201010112076.5的中国发明专利，但其抗拉强度≥500MPa，韧性ak≥9J/cm²,远远达不到重型载重汽车驱动桥桥壳、支架类铸件对材料的要求。

发明内容

为了解决以上国内现有普通球墨铸铁材料强度高时塑性差，而塑性高时强度低的问题，本发明提供了一种高强度、高塑性的球墨铸铁。

本发明的另一个目的是提供所述球墨铸铁的制造方法。

本发明是通过以下方式实现的：

一种高强度、高塑性球墨铸铁，各成分的重量百分比如下：

C：3.4～3.8%，Si：2.3～2.7%，Mn：0.3～0.5%，S：0～0.03%，P：0～0.04%，Cu：0.3～0.5%，Cr：0.02～0.10%，Sb：0.001-0.005%，Mg：0.03～0.06%，Re：0.01～0.03%，其余为Fe。

所述的高强度、高塑性球墨铸铁，各成分的重量百分比如下：

C：3.5～3.8%，Si：2.4～2.6%，Mn：0.3～0.5%，S：0.01～0.02%，P：0.02～0.04%，Cu：0.3～0.5%，Cr：0.05～0.10%，Sb：0.002-0.004%，Mg：0.05～0.06%，Re：0.01～0.03%，其余为Fe。该内容是否去掉？上面以包含该范围。

C：3.57%，Si：2.46%，Mn：0.43%，S：0.014%，P：0.04%，Cu：0.42%，Cr：0.10%，Sb：0.0026%，Mg： 0.05%，Re：0.017%，其余为Fe。

C：3.69%，Si：2.51%，Mn：0.46%，S：0.013%，P：0.032%，Cu：0.394%，Cr：0.08%，Sb：0.0032%,Mg：0.053%，Re：0.016%，其余为Fe。

C：3.76%，Si：2.56%，Mn：0.39%，S：0.016%，P：0.036%，Cu：0.44%，Cr：0.05%，Sb：0.0023%，Mg：0.059%，Re：0.021%，其余为Fe。

所述的高强度、高塑性球墨铸铁的制造方法，包括以下步骤：将各组份按照重量百分比C：3.5～3.8%，Si：1.5～1.6%，Mn：0.4～0.5%，S：0.02～0.03%，P：0.025～0.04%，Cu：0.08～0.15%，Cr：0.05～0.10%，Sb：0.00-0.005%，其余为Fe，得到原铁液；原铁液出炉温度1490℃-1510℃，在包内冲入法加入原铁液重量1.5-1.7%的球化剂、0.28-0.32%的孕育剂和0.3-0.35%的铜，并随流孕育加入原铁液重量0.38-0.45%的孕育剂，得铁液，浇注。

所述的制造方法，所述孕育剂为硅铁孕育剂，组成为75wt%硅和25wt%铁。

所述的制造方法，球化剂中各组分的重量百分比为Mg：5.0～7.0%，Re：1.5～2.5%,Si：35.0～44.0,Ca：2.0～3.0,Mn：4.0,Al：0.5,Ti：0.5,Fe余量。

所述的制造方法，铁液浇注温度控制在1390℃-1350℃范围内，浇注过程中用铁液重量0.05%的孕育剂进行瞬时孕育，浇注时间不超过15分钟。

所述的制造方法，将原铁液的三分之二冲入包内进行球化处理，包内原铁液镇静后加入剩余原铁液。

为了实现上述目的要解决的技术问题，本发明通过确定合理的化学成分组成，其中包括球化剂和孕育剂的种类和加入量，以及微量合金化元素含量，主要改进是组成中加入锑（Sb）和严格控制硫（S）、磷（P）、铬（Cr）等含量；本发明还对出炉温度、浇注温度、浇注时间等工艺参数进行合理控制，对球化剂、孕育剂的加入方法进行改进，强化了球化和孕育效果，提高了抗球化和孕育衰退能力。

本发明的有益效果：

1、该种球墨铸铁材料通过采用一定的化学成分组成和工艺参数控制，获得圆度更高、数量更多的石墨，获得一定铁素体和珠光体比例含量的基体组织，从而能够稳定生产铸态情况下本体抗拉强度达到550MPa、屈服强度Rp0.2≥360MPa、伸长率大于9%的球墨铸铁铸件，具有较高强度的同时，具有较高的伸长率；

2、提高了铸件性能，使金属材料的效能得以更好的发挥；满足了重型载重汽车驱动桥桥壳、支架类铸件的使用要求。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例来进一步说明。

实施例1：

在中频电炉内按配料成份加入废钢、生铁、回炉料及合金，熔炼后原铁液主要元素化学成分（wt%）C：3.72，Si：1.54，Mn：0.44，S ：0.025，P：0.026，Cu：0.14，Cr：0.08，Sb：0.0032,，其余为Fe等。原铁液在1490℃出炉，在包内冲入法加入原铁液重量1.5%的球化剂、0.32%的孕育剂和0.3%的纯铜，并随流孕育加入原铁液重量0.45%的孕育剂。得到最终化学成分（wt%）C：3.69，Si：2.51，Mn：0.46，S：0.013，P：0.032，Cu：0.394，Cr：0.08，Sb：0.0032,Mg：0.053，Re：0.016，其余为Fe的铁液。用此铁液在1385℃浇注重卡桥壳，浇注时间不超过15分钟，浇注过程中用铁液重量0.05%的硅铁进行瞬时孕育。所得球墨铸铁单铸试棒抗拉强度Rm=625MPa、屈服强度Rp0.2=410MPa、伸长率12.1%、表面硬度205HBW；铸件规定部位试样抗拉强度Rm=565MPa、屈服强度Rp0.2=360MPa、伸长率13.2%、表面硬度197HBW。

所用的球化剂、孕育剂为本领域常用的球化剂、孕育剂。

实施例2：

在中频电炉内按配料成份加入废钢、生铁、回炉料及合金，熔炼后原铁液主要元素化学成分（wt%）C：3.79，Si：1.55，Mn：0.40，S：0.028，P：0.035，Cu：0.10，Cr：0.05，Sb：0.0024，其余为Fe等。原铁液在1480℃出炉，在包内冲入法加入原铁液重量1.7%的球化剂,、0.28%的孕育剂和0.32%的纯铜，先将原铁液量的三分之二冲入包内进行球化处理，包内铁液镇静后加入剩余原铁液，并随流加入原铁液重量0.38%的孕育剂。得到最终化学成分（wt%）C：3.76，Si：2.56，Mn：0.39，S ：0.016，P：0.036，Cu：0.44，Cr：0.05，Sb：0.0023，Mg：0.059，Re：0.021，其余为Fe。用此铁液在1380℃浇注重卡桥壳。所得球墨铸铁单铸试棒抗拉强度Rm=630MPa、屈服强度Rp0.2=395MPa、伸长率11.6%、表面硬度198HBW；铸件规定部位试样抗拉强度Rm=586MPa、屈服强度Rp0.2=380MPa、伸长率9.2%、表面硬度189HBW。

所用的球化剂各组分的重量百分比为Mg：5.0～7.0%，Re：1.5～2.5%,Si：35.0～44.0,Ca：2.0～3.0,Mn：4.0,Al：0.5,Ti：0.5,Fe余量。

孕育剂为硅铁孕育剂，组成为75wt%硅和25wt%铁。

实施例3：

在中频电炉内按配料成份加入废钢、生铁、回炉料及合金，熔炼后原铁液主要元素化学成分（wt%）C：3.59，Si：1.50，Mn：0.46，S：0.022，P：0.038，Cu：0.08，Cr：0.10，Sb：0.0026，其余为Fe等。原铁液在1508℃出炉，冲入法加入原铁液重量1.6%的球化剂、0.3%的孕育剂和0.35%的纯铜，随流加入原铁液重量0.4%的孕育剂。得到最终化学成分（wt%）C：3.57，Si：2.46，Mn：0.43，S：0.014，P：0.040，Cu：0.42，Cr：0.10，Sb：0.0026，Mg：0.050，Re：0.017，其余为Fe。用此铁液在1405℃开始浇注重卡支架铸件。所得球墨铸铁单铸试棒抗拉强度Rm=635MPa、屈服强度Rp0.2=395MPa、伸长率10.5%、表面硬度202HBW；铸件规定部位试样抗拉强度Rm=595MPa、屈服强度Rp0.2=373MPa、伸长率9.0%、表面硬度203HBW。

以上实例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思的全部技术方案，对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到一些变形，本领域普通技术人员将意识到可采用其他方法，或现有常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合，例如球化剂、孕育剂牌号的改变，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述力学性能，不再一一举例展开细说，均属本专利保护范围。

Claims

1.一种高强度、高塑性球墨铸铁，其特征在于各成分的重量百分比如下：

2.根据权利要求1所述的高强度、高塑性球墨铸铁，其特征在于各成分的重量百分比如下：

C：3.5～3.8%，Si：2.4～2.6%，Mn：0.3～0.5%，S：0.01～0.02%，P：0.03～0.04%，Cu：0.3～0.5%，Cr：0.05～0.10%，Sb：0.002-0.004%，Mg：0.05～0.06%，Re：0.01～0.03%，其余为Fe。

3.根据权利要求1所述的高强度、高塑性球墨铸铁，其特征在于各成分的重量百分比如下：

4.根据权利要求1所述的高强度、高塑性球墨铸铁，其特征在于各成分的重量百分比如下：

5.根据权利要求1所述的高强度、高塑性球墨铸铁，其特征在于各成分的重量百分比如下：

6.一种权利要求1-5所述的高强度、高塑性球墨铸铁的制造方法，其特征是包括以下步骤：将各组份按照重量百分比C：3.5～3.8%，Si：1.5～1.6%，Mn：0.4～0.5%，S：0.02～0.03%，P：0.025～0.04%，Cu：0.08～0.15%，Cr：0.05～0.10%，Sb：0.00-0.005%，其余为Fe，得到原铁液；原铁液出炉温度1490℃-1510℃，在包内冲入法加入原铁液重量1.5-1.7%的球化剂、0.28-0.32%的孕育剂和0.3-0.35%的铜，并随流孕育加入原铁液重量0.38-0.45%的孕育剂，得铁液，浇注。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于所述孕育剂为硅铁孕育剂，组成为75wt%硅和25wt%铁。

8.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于球化剂中各组分的重量百分比为Mg：5.0～7.0%，Re：1.5～2.5%,Si：35.0～44.0,Ca：2.0～3.0,Mn：4.0,Al：0.5,Ti：0.5,Fe余量。

9.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于铁液浇注温度控制在1390℃-1350℃范围内，浇注过程中用铁液重量0.05%的孕育剂进行瞬时孕育，浇注时间不超过15分钟。

10.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于将原铁液的三分之二冲入包内进行球化处理，包内原铁液镇静后加入剩余原铁液。