CN105838975B - 球墨铸铁及其制备方法和应用 - Google Patents

球墨铸铁及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了球墨铸铁及其制备方法和应用，所述球墨铸铁含有：C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及稀土元素。该组成球墨铸铁具有较高的强度和韧性，并且作为汽车底盘支撑类零部件时具有价格低廉、轻量化和减震性能优异的特点，从而可以替代传统的ADI等温淬火球墨铸铁材料和铸钢材料，进而显著提高汽车底盘支撑类零部件的使用寿命。所述方法包括：将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及稀土元素进行混合，以便得到混合物料；将混合物料进行第一加热处理，得到加热物料；将加热物料进行第二加热处理，得到球墨铸铁。该方法可以制备得到上述具有较高的强度和韧性的球墨铸铁，并且工艺简单，操作简便。

Description

球墨铸铁及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于机械重工领域，具体而言，本发明涉及一种球墨铸铁及其制备方法和应用。
背景技术
目前，国内外大多机械重工及汽车底盘类支撑类零部件多数采用ADI等温淬火球墨铸铁材料和铸钢材料制成。然而为了提高材料的强度和韧性，ADI等温淬火球墨铸铁通常需要等温淬火工艺来改变球墨铸铁内部组织，从而导致其存在热处理缺陷大、成本高等特点；而铸钢材料存在抗震性能差、重量高、熔点高且原材料成本高等特点。
随着国家节能减排工作的总体要求，在机械重工，汽车底盘支撑类零部件生产过程中，对支撑类零部件的成本、强度和韧性提出了更高的要求。
因此，现有的机械重工及汽车底盘类支撑类零部件材料有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种球墨铸铁及其制备方法和应用，该球墨铸铁具有较高的强度和韧性，并且作为汽车底盘支撑类零部件时具有价格低廉、轻量化和减震性能优异的特点，从而可以替代传统的ADI等温淬火球墨铸铁材料和铸钢材料，进而可以显著提高汽车底盘支撑类零部件的使用寿命。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种球墨铸铁。根据本发明的实施例，所述球墨铸铁含有C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及稀土元素。由此，根据本发明实施例的球墨铸铁具有较高的强度和韧性，并且作为汽车底盘支撑类零部件时具有价格低廉、轻量化和减震性能优异的特点，从而可以替代传统的ADI等温淬火球墨铸铁材料和铸钢材料，进而可以显著提高汽车底盘支撑类零部件的使用寿命。
另外，根据本发明上述实施例的球墨铸铁还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述球墨铸铁含有：3.0～4.2重量份的C；1.5～3.2重量份的Si；0.10～0.40重量份的Mn；不低于0.01重量份的P；不低于0.015重量份的S；0.05～0.20重量份的Mg；0.001～0.04重量份的Cr；0.3～0.7重量份的Cu；0.001～0.02重量份的Bi；0.0005～0.0045重量份的B；0.01～0.08重量份的Nb；0.01～0.05重量份的Ti；以及0.3～0.9重量份的稀土元素。由此，可以显著提高球墨铸铁的强度和韧性。
在本发明的一些实施例中，所述球墨铸铁含有：3.2～3.6重量份的C；2.0～2.6重量份的Si；0.10～0.30重量份的Mn；0.035～0.06重量份的P；0.015～0.08重量份的S；0.05～0.10重量份的Mg；0.001～0.03重量份的Cr；0.4～0.6重量份的Cu；0.001～0.01重量份的Bi；0.0005～0.0035重量份的B；0.01～0.06重量份的Nb；0.01～0.04重量份的Ti；以及0.4～0.8重量份的稀土元素。由此，可以进一步提高球墨铸铁的强度和韧性。
在本发明一些实施例中，所述稀土元素为选自镧、铈、钕、铽、钇和钪中的至少一种，优选镧、铈和钪中的至少一种。由此，可以进一步提高球墨铸铁的强度和韧性。
在本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备上述球墨铸铁的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及稀土元素进行混合，以便得到混合物料；
将所述混合物料进行第一加热处理，以便得到加热物料；
将所述加热物料进行第二加热处理，以便得到球墨铸铁。
由此，根据本发明实施例的制备球墨铸铁的方法可以制备得到上述具有较高的强度和韧性的球墨铸铁，并且所得球墨铸铁作为汽车底盘支撑类零部件时具有价格低廉、轻量化和减震性能优异的特点，从而可以替代传统的ADI等温淬火球墨铸铁材料和铸钢材料，进而可以显著提高汽车底盘支撑类零部件的使用寿命，同时该方法工艺简单，操作简便。
另外，根据本发明上述实施例的制备球墨铸铁的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述第一加热处理是在920～980摄氏度下进行1～3小时。由此，可以保证所得球墨铸铁具有高强和高韧的特点。
在本发明的一些实施例中，所述第二加热处理是在860～880摄氏度下进行1～2小时。由此，可以保证所得球墨铸铁具有高强和高韧的特点。
在本发明的第三个方面，本发明提出了一种支撑件。根据本发明的实施例，所述支撑件是由上述所述的球墨铸铁制成的。由此，通过使用上述具有高强和高韧的球墨铸铁来制备支撑件，使得所得支撑件具有价格低廉、轻量化和减震性能优异的特点，从而可以替代传统的ADI等温淬火球墨铸铁材料和铸钢材料，尤其作为汽车底盘支撑类零部件可以显著提高其使用寿命。
在本发明的第四个方面，本发明提出了一种汽车底盘。根据本发明的实施例，所述汽车底盘具有上述所述的支撑件。由此，该汽车底盘通过使用上述的支撑件，可以保证其具有较长的使用寿命。
在本发明的第五个方面，本发明提出了一种汽车。根据本发明的实施例，所述汽车具有上述所述的汽车底盘。由此，该汽车通过使用上述的汽车底盘，可以显著提高其行驶安全性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的制备球墨铸铁的方法流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的第一个方面，本发明提出了一种球墨铸铁。根据本发明的实施例，该球墨铸铁含有C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及稀土元素。发明人发现，碳元素可以显著提高铁液的流动性，并且适当含量的碳元素有助于石墨化；硅元素不仅可以有效地减小白口倾向，而且具有细化共晶团，从而可以提高球墨铸铁中石墨球圆整度，进而提高球墨铸铁的强度性能；锰元素可以显著增加珠光体的稳定性；磷元素可以有效促进石墨球的形成，同时可以显著提高所得球墨铸铁的强度；硫元素可以与锰元素结合形成硫化锰，从而可以强化球墨铸铁的强度；镁元素可以有效促进球墨铸铁的球体化，从而可以显著提高球墨铸铁的强度；铬元素可以有效促进珠光体的形成，从而可以显著提高所得球墨铸铁的强度和韧性；铜元素也可以促进珠光体的形成，从而进一步提高所得球墨铸铁的强度和韧性；铋元素可以显著提高所得球墨铸铁中石墨球数，从而保障所得球墨铸铁具有良好的韧性；硼元素的加入可以促使“C”曲线(连续冷却转变曲线)向右下移动，从而保证所得球墨铸铁材料具有较高的淬透性，进而使其具有较高的强度；铌元素可以与铁液中的碳氮元素形成对应的碳化物和氮化物，并且在晶界处阻止晶粒的长大，从而提高所得球墨铸铁的韧性；钛元素的加入可以有效强化铁素体，从而显著提高所得球墨铸铁的韧性；而稀土元素的加入可以很好有效的细化石墨球，并且稀土元素可以使铁水中脱硫和去气，而硫元素的存在会大量消耗铁液中的球化元素，形成镁和稀土的硫化物，引起夹渣、气孔等铸造缺陷，同时在冷却过程中基体或石墨中的氢大部分会被稀土元素所吸收并溶解，从而实现净化铁水的功效。由此，可以保证所得球墨铸铁具有较高的强度和韧性，并且作为汽车底盘支撑类零部件时具有价格低廉、轻量化和减震性能优异的特点，从而可以替代传统的ADI等温淬火球墨铸铁材料和铸钢材料，进而可以显著提高汽车底盘支撑类零部件的使用寿命。
根据本发明的一个实施例，球墨铸铁中各成分含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，该球墨铸铁中含有3.0～4.2重量份的C；1.5～3.2重量份的Si；0.10～0.40重量份的Mn；不低于0.01重量份的P；不低于0.015重量份的S；0.05～0.20重量份的Mg；0.001～0.04重量份的Cr；0.3～0.7重量份的Cu；0.001～0.02重量份的Bi；0.0005～0.0045重量份的B；0.01～0.08重量份的Nb；0.01～0.05重量份的Ti；以及0.3～0.9重量份的稀土元素。发明人发现，该范围的碳元素不仅可以改善铁液的流动性，而且还会由于提高铸铁凝固时的石墨化膨胀提高铁液的自补缩能力，然而碳含量过高，会引起石墨漂浮；该范围的硅不仅可以有效地减小白口倾向，增加铁素体量，而且具有细化共晶团，提高石墨球圆整度，然而硅含量过高会显著提高铸铁的韧脆性转变温度，降低所得球墨铸铁的冲击韧性；该范围的锰元素可以显著增加珠光体的稳定性，帮助形成碳化锰、碳化铁，并且这些碳化物偏析于晶界，可以显著提高球墨铸铁的韧性，然而过高的锰会提高铁素体球墨铸铁的韧脆性转变温度；该范围的硫元素可以与锰元素结合形成硫化锰，从而可以强化球墨铸铁的强度；该范围的磷元素可以显著促进石墨球的形成，同时可以显著提高所得球墨铸铁的强度，而磷元素在球墨铸铁中溶解度极低，当其含量过低其固溶于基体中，对球墨铸铁的性能几乎没有影响；该范围的镁元素可以显著促进球墨铸铁的球体化，从而可以显著提高球墨铸铁的强度，然而镁含量过高容易产生渗碳体，并且容易造成缩孔缺陷，从而导致所得球墨铸铁的脆性增大；该范围的铬元素和铜元素可以显著促进珠光体的形成，从而可以显著提高所得球墨铸铁的强度和韧性，然而铬元素含量过高极易产生，严重影响球墨铸铁的力学性能；该范围的铋元素可以显著提高所得球墨铸铁中石墨球数，从而保障所得球墨铸铁具有良好的韧性；该范围的硼元素的可以保证所得球墨铸铁材料具有优异的淬透性，进而使其具有较高的强度；该范围的铌元素可以在晶界处有效阻止晶粒的长大，从而提高所得球墨铸铁的韧性；该范围的钛元素可以有效强化铁素体，从而显著提高所得球墨铸铁的韧性；该范围的稀土元素的加入可以很好有效的细化石墨球，并且可以使铁水中脱硫和去气，同时在冷却过程中基体或石墨中的氢大部分会被稀土元素所吸收并溶解，从而实现净化铁水的功效。由此，各个元素之间相互协同作用，使得所得球墨铸铁为共晶体，有助于提高铁水流动性，从而显著提高球墨铸铁的强度和韧性。
根据本发明的又一个具体实施例，球墨铸铁含有：3.2～3.6重量份的C；2.0～2.6重量份的Si；0.10～0.30重量份的Mn；0.035～0.06重量份的P；0.015～0.08重量份的S；0.05～0.10重量份的Mg；0.001～0.03重量份的Cr；0.4～0.6重量份的Cu；0.001～0.01重量份的Bi；0.0005～0.0035重量份的B；0.01～0.06重量份的Nb；0.01～0.04重量份的Ti；以及0.4～0.8重量份的稀土元素。发明人发现，该组成的球墨铸铁强度和韧性最佳，从而将其作为汽车底盘支撑类零部件时，可以保证其具有较高的使用寿命。
根据本发明的再一个实施例，稀土元素的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，稀土元素可以为选自镧、铈、钕、铽、钇和钪中的至少一种，优选镧、铈和钪中的至少一种。发明人发现，采用该类稀土元素可以更加有效的细化石墨球，并且可以显著提高铁水中脱硫和去气效率，从而保证所得球墨铸铁具有优异的强度和韧性。
在本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备上述球墨铸铁的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及稀土元素进行混合，以便得到混合物料；将所述混合物料进行第一加热处理，以便得到加热物料；将所述加热物料进行第二加热处理，以便得到球墨铸铁。发明人发现，该方法可以制备得到上述具有较高强度和韧性的球墨铸铁，并且所得球墨铸铁作为汽车底盘支撑类零部件时具有价格低廉、轻量化和减震性能优异的特点，从而可以替代传统的ADI等温淬火球墨铸铁材料和铸钢材料，进而可以显著提高汽车底盘支撑类零部件的使用寿命，同时该方法工艺简单，操作简便。需要说明的是，上述针对球墨铸铁所描述的特征和优点同样适用于该制备球墨铸铁的方法，此处不再赘述。
下面参考图1对本发明实施例的制备球墨铸铁的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及稀土元素进行混合
根据本发明的实施例，将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及稀土元素进行混合，从而可以得到混合物料。发明人发现，碳元素可以显著提高铁液的流动性，并且适当含量的碳元素有助于石墨化；硅元素不仅可以有效地减小白口倾向，而且具有细化共晶团，从而可以提高球墨铸铁中石墨球圆整度，进而提高球墨铸铁的强度性能；锰元素可以显著增加珠光体的稳定性；磷元素可以有效促进石墨球的形成，同时可以显著提高所得球墨铸铁的强度；硫元素可以与锰元素结合形成硫化锰，从而可以强化球墨铸铁的强度；硫是由生铁及燃料带入钢中的杂质；镁元素可以有效促进球墨铸铁的球体化，从而可以显著提高球墨铸铁的强度；铬元素可以有效促进珠光体的形成，从而可以显著提高所得球墨铸铁的强度和韧性；铜元素也可以促进珠光体的形成，从而进一步提高所得球墨铸铁的强度和韧性；铋元素可以显著提高所得球墨铸铁中石墨球数，从而保障所得球墨铸铁具有良好的韧性；硼元素的加入可以促使“C”曲线(连续冷却曲线)向右下移动，从而保证所得球墨铸铁材料具有较高的淬透性，进而使其具有较高的强度；铌元素可以与铁液中的碳氮元素形成对应的碳化物和氮化物，并且在晶界处阻止晶粒的长大，从而提高所得球墨铸铁的韧性；钛元素的加入可以有效强化铁素体，从而显著提高所得球墨铸铁的韧性；而稀土元素的加入可以很好有效的细化石墨球，并且稀土元素可以使铁水中脱硫和去气，而硫元素的存在会大量消耗铁液中的球化元素，形成镁和稀土的硫化物，引起夹渣、气孔等铸造缺陷，同时在冷却过程中基体或石墨中的氢大部分会被稀土元素所吸收并溶解，从而实现净化铁水的功效。由此，可以保证所得球墨铸铁具有较高的强度和韧性，并且作为汽车底盘支撑类零部件时具有价格低廉、轻量化和减震性能优异的特点，从而可以替代传统的ADI等温淬火球墨铸铁材料和铸钢材料，进而可以显著提高汽车底盘支撑类零部件的使用寿命。
根据本发明的一个实施例，球墨铸铁中各成分含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，该球墨铸铁中含有3.0～4.2重量份的C；1.5～3.2重量份的Si；0.10～0.40重量份的Mn；不低于0.01重量份的P；不低于0.015重量份的S；0.05～0.20重量份的Mg；0.001～0.04重量份的Cr；0.3～0.7重量份的Cu；0.001～0.02重量份的Bi；0.0005～0.0045重量份的B；0.01～0.08重量份的Nb；0.01～0.05重量份的Ti；以及0.3～0.9重量份的稀土元素。发明人发现，该范围的碳元素不仅可以改善铁液的流动性，而且还会由于提高铸铁凝固时的石墨化膨胀提高铁液的自补缩能力，然而碳含量过高，会引起石墨漂浮；该范围的硅不仅可以有效地减小白口倾向，增加铁素体量，而且具有细化共晶团，提高石墨球圆整度，然而硅含量过高会显著提高铸铁的韧脆性转变温度，降低所得球墨铸铁的冲击韧性；该范围的锰元素可以显著增加珠光体的稳定性，帮助形成碳化锰、碳化铁，并且这些碳化物偏析于晶界，可以显著提高球墨铸铁的韧性，然而过高的锰会提高铁素体球墨铸铁的韧脆性转变温度；该范围的硫元素可以与锰元素结合形成硫化锰，从而可以强化球墨铸铁的强度；该范围的磷元素可以显著促进石墨球的形成，同时可以显著提高所得球墨铸铁的强度，而磷元素在球墨铸铁中溶解度极低，当其含量过低其固溶于基体中，对球墨铸铁的性能几乎没有影响；该范围的镁元素可以显著促进球墨铸铁的球体化，从而可以显著提高球墨铸铁的强度，然而镁含量过高容易产生渗碳体，并且容易造成缩孔缺陷，从而导致所得球墨铸铁的脆性增大；该范围的铬元素和铜元素可以显著促进珠光体的形成，从而可以显著提高所得球墨铸铁的强度和韧性，然而铬元素含量过高极易产生，严重影响球墨铸铁的力学性能；该范围的铋元素可以显著提高所得球墨铸铁中石墨球数，从而保障所得球墨铸铁具有良好的韧性；该范围的硼元素的可以保证所得球墨铸铁材料具有优异的淬透性，进而使其具有较高的强度；该范围的铌元素可以在晶界处有效阻止晶粒的长大，从而提高所得球墨铸铁的韧性；该范围的钛元素可以有效强化铁素体，从而显著提高所得球墨铸铁的韧性；该范围的稀土元素的加入可以很好有效的细化石墨球，并且可以使铁水中脱硫和去气，同时在冷却过程中基体或石墨中的氢大部分会被稀土元素所吸收并溶解，从而实现净化铁水的功效。由此，各个元素之间相互协同作用，使得所得球墨铸铁为共晶体，有助于提高铁水流动性，从而显著提高球墨铸铁的强度和韧性。
根据本发明的又一个具体实施例，球墨铸铁含有：3.2～3.6重量份的C；2.0～2.6重量份的Si；0.10～0.30重量份的Mn；0.035～0.06重量份的P；0.015～0.08重量份的S；0.05～0.10重量份的Mg；0.001～0.03重量份的Cr；0.4～0.6重量份的Cu；0.001～0.01重量份的Bi；0.0005～0.0035重量份的B；0.01～0.06重量份的Nb；0.01～0.04重量份的Ti；以及0.4～0.8重量份的稀土元素。发明人发现，该组成的球墨铸铁强度和韧性最佳，从而将其作为汽车底盘支撑类零部件时，可以保证其具有较高的使用寿命。
根据本发明的再一个实施例，稀土元素的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，稀土元素可以为选自镧、铈、钕、铽、钇和钪中的至少一种，优选镧、铈和钪中的至少一种。发明人发现，采用该类稀土元素可以更加有效的细化石墨球，并且可以显著提高铁水中脱硫和去气效率，从而保证所得球墨铸铁具有优异的强度和韧性。
S200：将混合物料进行第一加热处理
根据本发明的实施例，将上述所得混合物料进行第一加热处理，从而可以得到加热物料。
根据本发明的一个实施例，第一加热处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，第一加热处理可以在920～980摄氏度下进行1～3小时。发明人发现，在该温度可以显著提高组织均匀性，改善切削的加工性能，并且可以显著提高球墨铸铁的强度、硬度、耐磨性或消除白口及游离渗碳体，防止出现二次渗碳体。由此，可以保证所得球墨铸铁具有较高的韧性和强度。
S300：将加热物料进行第二加热处理
根据本发明的实施例，将上述所得加热物料进行第二加热处理，然后对其进行冷却(例如可以采用空冷、风冷或雾冷)，从而可以得到球墨铸铁。
根据本发明的一个实施例，第二加热处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，第二加热处理可以在860～880摄氏度下进行1～2小时。发明人发现，若该加热温度偏高或者加热时间过长，容易导致晶粒变粗，从而降低所得球墨铸铁强度，而加热温度偏低或者加热时间过短，容易导致材料出现偏析，形成网状组织，从而形成粗片状珠光体，进而同样降低所得球墨铸铁强度。
根据本发明实施例的制备球墨铸铁的方法可以制备得到上述具有较高的强度和韧性的球墨铸铁，并且所得球墨铸铁作为汽车底盘支撑类零部件时具有价格低廉、轻量化和减震性能优异的特点，从而可以替代传统的ADI等温淬火球墨铸铁材料和铸钢材料，进而可以显著提高汽车底盘支撑类零部件的使用寿命，同时该方法工艺简单，操作简便。
在本发明的第三个方面，本发明提出了一种支撑件。根据本发明的实施例，所述支撑件是由上述所述的球墨铸铁制成的。由此，通过使用上述具有高强和高韧的球墨铸铁来制备支撑件，使得所得支撑件具有价格低廉、轻量化和减震性能优异的特点，从而可以替代传统的ADI等温淬火球墨铸铁材料和铸钢材料，尤其作为汽车底盘支撑类零部件可以显著提高其使用寿命。需要说明的是，上述针对球墨铸铁所描述的特征和优点同样适于该支撑件，此处不再赘述。
在本发明的第四个方面，本发明提出了一种汽车底盘。根据本发明的实施例，所述汽车底盘具有上述所述的支撑件。由此，该汽车底盘通过使用上述的支撑件，可以保证其具有较长的使用寿命。需要说明的是，上述针对支撑件所描述的特征和优点同样适于该汽车底盘，此处不再赘述。
在本发明的第五个方面，本发明提出了一种汽车。根据本发明的实施例，所述汽车具有上述所述的汽车底盘。由此，该汽车通过使用上述的汽车底盘，可以显著提高其行驶安全性。需要说明的是，上述针对汽车底盘所描述的特征和优点同样适于该汽车，此处不再赘述。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
球墨铸铁配方组成：3.0重量份的C；3.2重量份的Si；0.10重量份的Mn；0.01重量份的P；0.015重量份的S；0.05重量份的Mg；0.001重量份的Cr；0.7重量份的Cu；0.001重量份的Bi；0.0045重量份的B；0.01重量份的Nb；0.05重量份的Ti；以及0.3重量份的La。
首先将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及La混合后供给至热处理炉内加热到920下保温3小时，然后冷却到880℃下保温1小时后进行冷却(例如可以采用空冷、风冷或雾冷)即可得到球墨铸铁。
实施例2
球墨铸铁配方组成：4.2重量份的C；1.5重量份的Si；0.40重量份的Mn；0.07重量份的P；0.1重量份的S；0.1重量份的Mg；0.03重量份的Cr；0.3重量份的Cu；0.02重量份的Bi；0.0005重量份的B；0.08重量份的Nb；0.01重量份的Ti；以及0.9重量份的Sc。
首先将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及Sc混合后供给至热处理炉内加热到980下保温1小时，然后冷却到860℃下保温2小时后进行冷却(例如可以采用空冷、风冷或雾冷)即可得到球墨铸铁。
实施例3
球墨铸铁配方组成：3.2重量份的C；2.6重量份的Si；0.1重量份的Mn；0.06重量份的P；0.08重量份的S；0.05重量份的Mg；0.03重量份的Cr；0.7重量份的Cu；0.01重量份的Bi；0.0035重量份的B；0.01重量份的Nb；0.04重量份的Ti；以及0.4重量份的Ce。
首先将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及Ce混合后供给至热处理炉内加热到960下保温2小时，然后冷却到870℃下保温1.5小时后进行冷却(例如可以采用空冷、风冷或雾冷)即可得到球墨铸铁。
实施例4
球墨铸铁配方组成：3.6重量份的C；2.0重量份的Si；0.3重量份的Mn；0.035重量份的P；0.015重量份的S；0.1重量份的Mg；0.001重量份的Cr；0.3重量份的Cu；0.001重量份的Bi；0.0005重量份的B；0.06重量份的Nb；0.01重量份的Ti；以及0.8重量份的La。
首先将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及La混合后供给至热处理炉内加热到970下保温2小时，然后冷却到875℃下保温1.5小时后进行冷却(例如可以采用空冷、风冷或雾冷)即可得到球墨铸铁。
实施例5
球墨铸铁配方组成：3.4重量份的C；2.3重量份的Si；0.2重量份的Mn；0.05重量份的P；0.05重量份的S；0.07重量份的Mg；0.02重量份的Cr；0.5重量份的Cu；0.005重量份的Bi；0.002重量份的B；0.04重量份的Nb；0.03重量份的Ti；以及0.6重量份的Sc。
首先将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及Sc混合后供给至热处理炉内加热到940下保温2.5小时，然后冷却到870℃下保温1.5小时后进行冷却(例如可以采用空冷、风冷或雾冷)即可得到球墨铸铁。
对比例1
球墨铸铁配方组成：2.7重量份的C；3.5重量份的Si；0.05重量份的Mn；0.005重量份的P；0.01重量份的S；0.04重量份的Mg；0.0005重量份的Cr；0.2重量份的Cu；0.0005重量份的Bi；0.0002重量份的B；0.005重量份的Nb；0.06重量份的Ti；以及1.0重量份的La。
首先将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及La混合后供给至热处理炉内加热到940下保温2.5小时，然后冷却到870℃下保温1.5小时后进行冷却(例如可以采用空冷、风冷或雾冷)即可得到球墨铸铁。
对比例2
球墨铸铁配方组成：4.5重量份的C；1.3重量份的Si；0.005重量份的Mn；0.005重量份的P；0.01重量份的S；0.3重量份的Mg；0.05重量份的Cr；0.8重量份的Cu；0.03重量份的Bi；0.005重量份的B；0.1重量份的Nb；0.005重量份的Ti；以及0.2重量份的Sc。
首先将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及Sc混合后供给至热处理炉内加热到950下保温2小时，然后冷却到875℃下保温1小时后进行冷却(例如可以采用空冷、风冷或雾冷)即可得到球墨铸铁。
对比例3
球墨铸铁配方组成：3.4重量份的C；2.3重量份的Si；0.2重量份的Mn；0.05重量份的P；0.05重量份的S；0.07重量份的Mg；0.02重量份的Cr；0.5重量份的Cu；0.005重量份的Bi；0.002重量份的B；0.04重量份的Nb；0.03重量份的Ti；以及0.6重量份的Sc。
首先将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及Sc混合后供给至热处理炉内加热到900℃下保温2小时，然后冷却到800℃下保温1.5小时后进行冷却(例如可以采用空冷、风冷或雾冷)即可得到球墨铸铁。
对比例4
球墨铸铁配方组成：3.4重量份的C；2.3重量份的Si；0.2重量份的Mn；0.05重量份的P；0.05重量份的S；0.07重量份的Mg；0.02重量份的Cr；0.5重量份的Cu；0.005重量份的Bi；0.002重量份的B；0.04重量份的Nb；0.03重量份的Ti；以及0.6重量份的Sc。
首先将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及Sc混合后供给至热处理炉内加热到1000℃下保温2小时，然后冷却到900℃下保温1小时后进行冷却(例如可以采用空冷、风冷或雾冷)即可得到球墨铸铁。
评价：
1、分别对实施例1-5和对比例1-4所得球墨铸铁性能进行评价。
2、评价指标和测试方法：
抗拉强度的测试：采用电子万能拉力试验机(型号：CMT5305)
屈服强度的测试：采用电子万能拉力试验机(型号：CMT5305)
延伸率的测试：采用电子万能拉力试验机(型号：CMT5305)和游标卡尺
冲击韧性的测试：采用金属摆锤冲击试验机(型号：ZBC2000-C)
测试结果如表1所示：
表1实施例1-5和对比例1-4球墨铸铁性能对比
抗拉强度Mpa 屈服强度Mpa 延伸率A％ 冲击韧性J/CM2
实施例1 810 485 10.4 10.5
实施例2 800 470 10.5 10.76
实施例3 813 471 10.5 10.68
实施例4 807 485 10.6 10.24
实施例5 819 482 11.2 10.85
对比例1 712 378 5.5 8.27
对比例2 706 375 8.6 7.42
对比例3 718 386 7.3 7.68
对比例4 712 380 6.5 7.24
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种球墨铸铁，其特征在于，含有：3.0～4.2重量份的C；1.5～3.2重量份的Si；0.10～0.40重量份的Mn；0.01～0.06重量份的P；0.015～0.08重量份的S；0.05～0.20重量份的Mg；0.001～0.04重量份的Cr；0.3～0.7重量份的Cu；0.001～0.02重量份的Bi；0.0005～0.0045重量份的B；0.01～0.08重量份的Nb；0.01～0.05重量份的Ti；以及0.3～0.9重量份的稀土元素，余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的球墨铸铁，其特征在于，含有：3.2～3.6重量份的C；2.0～2.6重量份的Si；0.10～0.30重量份的Mn；0.035～0.06重量份的P；0.015～0.08重量份的S；0.05～0.10重量份的Mg；0.001～0.03重量份的Cr；0.4～0.6重量份的Cu；0.001～0.01重量份的Bi；0.0005～0.0035重量份的B；0.01～0.06重量份的Nb；0.01～0.04重量份的Ti；以及0.4～0.8重量份的稀土元素，余量为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的球墨铸铁，其特征在于，所述稀土元素为选自镧、铈、钕、铽、钇和钪中的至少一种。
4.一种制备权利要求1-3中任一项所述的球墨铸铁的方法，其特征在于，包括：
将铁与C、Si、Mn、P、S、Mg、Cr、Cu、Bi、B、Nb、Ti以及稀土元素进行混合，以便得到混合物料；
将所述混合物料进行第一加热处理，以便得到加热物料；
将所述加热物料进行第二加热处理，以便得到球墨铸铁。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一加热处理是在920～980摄氏度下进行1～3小时。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述第二加热处理是在860～880摄氏度下进行1～2小时。
7.一种支撑件，其特征在于，所述支撑件是由权利要求1～3中任一项所述的球墨铸铁制成的。
8.一种汽车底盘，其特征在于，所述汽车底盘具有权利要求7所述的支撑件。
9.一种汽车，其特征在于，所述汽车具有权利要求8所述的汽车底盘。
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