CN106011609A - 一种中硅钼铌球墨铸铁材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中硅钼铌球墨铸铁材料及其制备方法，所述中硅钼铌球墨铸铁材料包括以下质量百分比的化学成分：C 2.8‑3.2%、Si 4.2‑4.5%、Mn≤0.4%、P≤0.04%、S≤0.015%、Mo 0.8‑0.9%、Ni 0.6‑0.9%、Nb 0.4‑0.7%、Mg 0.03‑0.06%、V 0.15‑0.25%,余量为Fe和不可避免的其它元素。本发明以C04高纯生铁、废钢为原料，经中频感应电炉熔炼，在熔炼的不同时间段添加增碳剂、碳化硅、铌铁合金、镍板、硅铁合金、钒铁合金，得到设计所需的原铁液化学成分及熔炼温度，经过球化、两次孕育处理，得到本发明的产品。本发明的中硅钼铌球墨铸铁材料可以满足发动机排气歧管在温度800℃左右工况下使用，提高了排气歧管高温使用性，延长了排气歧管使用寿命。

Description

一种中硅钼铌球墨铸铁材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种球墨铸铁材料及其制备方法，尤其是涉及一种中硅钼铌球墨铸铁材料及其制备方法。
背景技术
排气歧管是汽车内燃机中的重要部件，是持续在高温下作业、须耐受高温气体的反复作用、又难以实现强制冷却的部件。随着科学技术的进步，汽车行业在节能、减排方面的要求日益严格，多年来，在提高内燃机燃料燃烧效率、减少有害气体排放方面的研究工作从未间断过。由于排气温度逐步的升高，排气歧管的材质随之经历了频繁的更新、换代过程。排气歧管的失效主要来自于应力造成的疲劳断裂及高温下氧化造成的失效。中硅钼铌球墨铸铁和高镍奥氏体球墨铸铁具有较高的高温强度、热疲劳性、优异的耐氧化、抗生长性以及良好的高温抗蠕变性能，使其在汽车发动机高温铸件上得到广泛应用。
申请号为CN2015105837021的中国专利，公开了一种高硅钼球墨铸铁材料的制备方法及高硅钼球墨铸铁材料，所述高硅钼球墨铸铁材料的化学成份为：碳：3.3%～3.5%、硅：3.4%～3.6%、锰≤0.5%、磷≤0.05%、硫：0.006%～0.012%、镁：0.04%～0.06%、钼：0.4%～0.6%、余量为铁，高硅钼球墨铸铁材料的抗拉强度≥460Mpa、屈服强度≥350Mpa、延伸率≥10%；申请号为CN2012104239493的中国专利，公开了一种耐高温抗氧化排气歧管球墨铸铁及其制备方法，本发明的一种耐高温抗氧化排气歧管球墨铸铁制备方法按以下步骤实现：一、熔炼铁液，二、球化及孕育处理，该发明的制备方法得到的一种耐高温抗氧化排气歧管球墨铸铁，铁素体体积分数达到95%~99%，在高温650℃条件下，抗拉强度为160N/mm2，热强性好，温度为500~700℃的热循环温度下，失效的循环次数为410~440次，可应用在汽车发动机排气歧管中。
目前现有技术中存在的问题是：中硅钼球铁材质类排气歧管的工作温度为≤760℃，高镍奥氏体球墨铸铁类的工作温度为≤880℃，而两种材质的成本差异较大，因此在760～880℃之间，缺少一种可以应用于排气歧管同时成本适宜的铸铁材质。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种中硅钼铌球墨铸铁材料及其制备方法，开发了一种适用于排气歧管工作温度800℃左右的中硅钼铌球墨铸铁材料，该材料可应用于制造排气歧管，尤其适用于制造内燃机发动机排气歧管，提高了排气歧管高温使用性，延长了排气歧管使用寿命。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种中硅钼铌球墨铸铁材料，包括以下质量百分比的化学成分：C 2.8-3.2%、Si 4.2-4.5%、Mn≤0.4%、P ≤0.04%、S≤0.015%、Mo 0.8-0.9%、Ni 0.6-0.9%、Nb 0.4-0.7%、Mg0.03-0.06%、V 0.15-0.25%，余量为Fe和不可避免的其它元素。
上述中硅钼铌球墨铸铁材料的制备方法，包括以下制备步骤：
（1）配料工序：选用的原料及原料质量配比为C04高纯生铁37-47%、废钢45-55%、增碳剂0.4-1.2%、碳化硅0.4-1.2%、钼铁合金1.0-2.0%、铌铁合金0.8-1.5%、镍板0.3-0.9%、硅铁合金1-2%、钒铁合金0.3-0.5%；
（2）熔炼工序：采用中频感应电炉进行熔炼，按原料质量配比先将C04高纯生铁放入炉内，见铁水后加入1/2量碳化硅，然后加入废钢压入增碳剂、熔炼过程中增碳剂分2批加入并用废钢压入，再加入钼铁合金；待熔炼至2/3时加入余下碳化硅和铌铁合金；待炉料熔清，加入镍板、硅铁合金、钒铁合金，继续熔炼至所有炉料熔清；铁水温度1550℃-1570℃后扒渣，取样检测炉内化学成分，根据检测结果确定球化剂、硫氧孕育剂、硅钡钙孕育剂的加入量以对铁水中化学成分进行微调；
（3）球化处理、孕育处理：将步骤（2）中铁水出炉到球化包，出炉温度为1530-1550℃，球化包包底放置以原料总质量百分比计0.8-1.5%的球化剂，球化剂上覆盖原料总质量百分比计0.3-0.6%的硅铁孕育剂， 将步骤（2）中的铁水浇入球化包，进行球化、孕育处理，出铁时随流加入原料总质量百分比计0.15-0.5%的硫氧孕育剂；
（4）浇注工序：浇注温度控制在1380-1440℃，浇注时随流加入以原料总质量百分比计0.06-0.18%硅钡钙孕育剂，保证铁液平稳不间断充入铸型；
（5）后处理工序：铸件冷却后，去除浇、冒口，清理分型面毛刺，抛丸15-18min，获得产品。
优选地，步骤（1）所述钼铁合金为FeMo55-A钼铁；所述铌铁合金为FeNb60-A铌铁；所述钒铁合金为FeV50-A。
优选地，步骤（1）中所述增碳剂的碳含量≥98%，粒度2-6mm。
优选地，步骤（1）所述球化剂为FeSiMg6Re2球化剂，粒度5-20mm。
优选地，步骤（1）所述硅铁孕育剂的粒度为10-50mm，所述硫氧孕育剂为粒度2-6mm，所述硅钡钙孕育剂粒径为0.1-0.4mm。
优选地，步骤（2）中所述球化包为镍质球化包。
本发明的有益效果是：
本发明以C04高纯生铁、废钢为原料 ，经中频感应电炉熔炼，在熔炼的不同时间段添加增碳剂、碳化硅、铌铁合金、镍板、硅铁合金、钒铁合金，得到设计所需的原铁液化学成分及熔炼温度，经过球化、两次孕育处理，得到本发明的产品。本发明中硅钼铌球墨铸铁材料可应用于制造排气歧管，尤其适用于制造内燃机发动机排气歧管，可以满足排气歧管在800℃左右温度工况下使用，提高了排气歧管高温使用性，延长了排气歧管使用寿命，具体来说有以下几点：
（1）本发明通过控制化学成分，制备过程中首先控制铁液中Mo元素的含量，制备过程中将Mo元素质量百分比含量控制在0.8%-0.9%，因为钼含量过高时，会促使珠光体的生成，且会形成贝氏体与马氏体的混合组织，不利于铸件耐热，同时断后伸长率和冲击韧度则随着强度的提高而降低，因此本发明在保证铸件的耐热性能的同时，在配方中加入适量的Mo元素可使共晶团细化，强化铁素体基体，提高铸件强度；
其次控制铁液中Nb元素的含量，使得Nb元素控制在0.4%-0.7%；Nb元素具有优异的耐高温性能，Nb元素加入后，铌元素会与碳结合，在铸件的整个微结构中产生非常细的球形碳化铌，球形碳化铌在铸件基体中作为硬质点，可显著提高铸件的高温强度，改善加工性能，使得铸件具有很高的强度和抗压、耐蚀、耐氧化性能；
然后控制铁液中Si元素的含量，使得Si元素的质量百分含量控制在4.2%-4.5%， Si元素能够使铸件获得铁素体基体，铁素体基体高温下不易发生分解，不会引起体积膨胀而使铸件破坏，且在高温下促进铸铁形成致密的二氧化硅氧化膜层，但过高的Si元素含量易造成铸件韧性、伸长率下降，脆性增大，因此本发明中控制合适配比的Si元素的含量，在保证铸件韧性和伸长率前提下，使得本发明的产品可有效阻止氧离子向铸件内部的渗透侵入，防止进一步氧化，铸件的抗氧化生长性能大大提高；
控制铁液中Ni元素的含量，将Ni元素质量百分含量控制在0.6%-0.9%，Ni元素可以无限固溶于铁，同时可以与铸件中的钼元素结合，使得本发明的铸件白口倾向降低，细化珠光体，提高本发明产品的强度和冲击韧性；
控制铁液中C元素的含量，C元素在一定程度上可以缓解铸件缩松倾向，但是较高的碳当量易造成石墨形态不良的铸造缺陷，因此将C元素的质量百分含量控制在2.8%-3.2%；
最后严格控制Mn元素、P元素、S元素含量，Mn元素有严重的正偏析倾向，严重时会促使形成晶间碳化物，P元素在球墨铸铁中有严重的偏析倾向，易在晶间形成磷共晶，增加缩松倾向，S元素与球化元素有很强的结合能力，生成硫化物或硫氧化物，导致铸件产生缺陷，还会造成球化衰退速度加快；因此本发明中控制Mn≤0.4%，P≤0.04%， S≤0.015%；
采用合适的化学配比，本发明排气歧管用的中硅钼铌球墨铸铁材料在室温条件下，抗拉强度达到655-665MPa、屈服强度达到575-590 MPa、延伸率达到3%-4%，本发明产品的抗拉强度和屈服强度比技术要求有显著提高；在780℃高温下条件下，抗拉强度达到71-74MPa、屈服强度达到50-52MPa、延伸率达到25%-27%，本发明产品的力学性能比技术要求提高40%以上，高温屈服强度提高25%以上。
（2）本发明的制备方法中，采用两次孕育处理方式，出铁时随流加入硫氧孕育剂，浇注时随流加入硅钡钙孕育剂；出铁时随流加入硫氧孕育剂，主要进行孕育脱硫、脱氧，改善断面中心部位的球化状况，使得球径变小，第二次孕育，进一步细化、改善球化状况。金相组织检测显示，本发明的产品形成了稳定的金相显微组织，球化效果良好，石墨球圆整度好，石墨球数在300个/mm2以上，铸态下珠光体+碳化物含量分布均匀，孤立存在，因此氧不能深入到本发明铸件的内部发生氧化，因此材料的抗氧化性进一步增强，使得铸件的工作温度得到800℃左右；另外金相组织检测显示，本发明的产品，铸态下珠光体与碳化物含量分布均匀，基体组织为铁素体+珠光体（珠光体+碳化物≤10%），因此铸件体积不易发生变形，延长了铸件的使用寿命，满足了汽车发动机排气歧管对球墨铸铁高温力学性能和抗氧化性能的要求。
（3）Nb元素和Mo元素普遍应用于耐热性不锈钢和航空发动机零件的生产中，但Mo元素的生产成本高，本发明的产品中创新性地添加耐热性能好且成本比较低的Nb元素，与Mo元素协同作用，使得本发明排气歧管用的中硅钼铌球墨铸铁材料提高耐热性能、力学性能的同时，进一步降低了产品的生产成本，另一方面本发明所用原料价廉易得，生产工艺简单易行，因此适合大规模推广使用。
附图说明
图1为本发明实施例4产品的石墨金相图；
图2为本发明实施例4产品的基体金相图。
具体实施方式
本发明的产品制备时，先对原材料进行检测，尤其是C04高纯生铁的碳含量和废钢中的锰含量和硫含量，以确定是否符合行标，行标要求高纯生铁中碳含量为C 3.9-4.3%，废钢中锰含量、硫含量为Mn≤0.3%、S≤0.12%，另外原材料和合金的配比是根据其本身材料的化学成分含量与本发明产品要求的化学成分比例之间的差异计算后的值，它会根据原材料本身所含化学成分的不同而有相应的变化，下面结合实施例对本发明作进一步说明，其中本发明中的百分比均为重量百分比。
实施例1
1、一种中硅钼铌球墨铸铁材料，包括以下质量百分比的化学成分：C 2.86%、Si 4.4%、Mn 0.3%、P 0.032%、S 0.006%、Mo 0.82%、Ni 0.69%、Nb 0.67%、Mg 0.047%，V 0.24%，余量为Fe和不可避免的其它元素。
其制备方法，包括以下制备步骤：
（1）配料工序：选用的原料及原料质量配比为C04高纯生铁39.3%、废钢54%、增碳剂1%、碳化硅0.7%、钼铁合金1.5%、铌铁合金1.2%、镍板0.8%、硅铁合金1.2%、钒铁合金0.3%；
其中钼铁合金为FeMo55-A钼铁，铌铁合金为FeNb60-A铌铁，钒铁合金为FeV50-A；增碳剂的碳含量≥98%，粒度2-6mm，球化剂为FeSiMg6Re2球化剂，粒度5-20mm，硅铁孕育剂的粒度为10-50mm，硫氧孕育剂为粒度2-6mm，硅钡钙孕育剂粒径为0.1-0.4mm；
（2）熔炼工序：采用中频感应电炉进行熔炼，按原料质量配比先加入C04高纯生铁，见铁水后加入1/2量碳化硅，然后加入增碳剂、废钢、钼铁合金；熔炼过程中增碳剂分2批加入并用废钢压入，再加入钼铁合金；待熔炼至2/3时加入余下的碳化硅和铌铁合金；待炉料熔清，加入镍板、硅铁合金、钒铁合金，继续熔炼至所有炉料熔清；铁水温度至1570℃后扒渣，取样检测炉内化学成分，根据检测结果确定球化剂、硫氧孕育剂、硅钡钙孕育剂的加入量以对铁水中化学成分进行微调；
（3）球化处理、孕育处理：将步骤（2）中铁水出炉到镍质球化包，出炉温度为1530℃，球化包包底放置原料总质量百分比计1.3%球化剂，球化剂上覆盖原料总质量百分比计0.5%硅铁孕育剂， 将步骤（2）中的铁水浇入球化包，进行球化、孕育处理，出铁时随流加入原料总质量百分比计0.3%硫氧孕育剂；
（4）浇注工序：浇注温度控制在1380℃，浇注时随流加入原料总质量百分比计0.12%硅钡钙孕育剂，保证铁液平稳不间断充入铸型；
（5）后处理工序：铸件冷却后，去除浇、冒口，清理分型面毛刺，抛丸18Min，获得产品。
实施例2
1、一种中硅钼铌球墨铸铁材料，包括以下质量百分比的化学成分：C 3.2%、Si 4.2%、Mn0.28%、P 0.005%、S 0.012%、Mo 0.8%、Ni 0.9%、Nb 0.4%、Mg 0.03% 、V 0.17%，余量为Fe和不可避免的其它元素。
其制备方法，包括以下制备步骤：
（1）配料工序：选用的原料及原料质量配比为C04高纯生铁45%、废钢48%、增碳剂0.6%、碳化硅1.2%、钼铁合金1.5%、铌铁合金1.4%、镍板0.8%、硅铁合金1%、钒铁合金 0.5%；
其中钼铁合金为FeMo55-A钼铁，铌铁合金为FeNb60-A铌铁，钒铁合金为FeV50-A；增碳剂的碳含量≥98%，粒度2-6mm，球化剂为FeSiMg6Re2球化剂，粒度5-20mm，硅铁孕育剂的粒度为10-50mm，硫氧孕育剂为粒度2-6mm，硅钡钙孕育剂粒径为0.1-0.4mm；
（2）熔炼工序：采用中频感应电炉进行熔炼，按原料质量配比先加入C04高纯生铁，见铁水后加入1/2量碳化硅，然后加入增碳剂、废钢、钼铁合金；熔炼过程中增碳剂分2批加入并用废钢压入，待熔炼至2/3时加入余下碳化硅和铌铁合金，待炉料熔清，加入镍板、硅铁合金、钒铁合金继续熔炼至所有炉料熔清；铁水至温度≥1565℃后扒渣，取样检测炉内金属成分，根据检测结果确定球化剂、硫氧孕育剂、硅钡钙孕育剂的加入量以对铁水中化学成分进行微调；
（3）球化处理、孕育处理：将步骤（2）中铁水出炉到镍质球化包，出炉温度为1550℃，球化包包底放置原料总质量百分比计1.1%球化剂，球化剂上覆盖原料总质量百分比计0.5%硅铁孕育剂，将步骤（2）中的铁水浇入球化包，进行球化、孕育处理，出铁时随流加入原料总质量百分比计0.35%硫氧孕育剂；
（4）浇注工序：浇注温度控制在1440℃，浇注时随流加入原料总质量百分比计0.12%硅钡钙孕育剂，保证铁液平稳不间断充入铸型；
（5）后处理工序：铸件冷却后，去除浇、冒口，清理分型面毛刺，抛丸15Min，获得产品。
实施例3
1、一种中硅钼铌球墨铸铁材料，包括以下质量百分比的化学成分：C 2.8%、Si 4.5%、Mn0.1%、P 0.04%、S 0.015%、Mo 0.84%、Ni 0.6%、Nb 0.7%、Mg 0.004% 、V 0.15%，余量为Fe和不可避免的其它元素。
其制备方法，包括以下制备步骤：
（1）配料工序：选用的原料及原料质量配比为C04高纯生铁37%、废钢55%、增碳剂1.2%、碳化硅1.2%、钼铁合金2%、铌铁合金1.1%、镍板0.6%、硅铁合金1.4%、钒铁合金 0.5%；
其中钼铁合金为FeMo55-A钼铁，铌铁合金为FeNb60-A铌铁，钒铁合金为FeV50-A；增碳剂的碳含量≥98%，粒度2-6mm，球化剂为FeSiMg6Re2球化剂，粒度5-20mm，硅铁孕育剂的粒度为10-50mm，硫氧孕育剂为粒度2-6mm，硅钡钙孕育剂粒径为0.1-0.4mm；
（2）熔炼工序：采用中频感应电炉进行熔炼，按原料质量配比先将C04高纯生铁放入炉内，见铁水后加入1/2量碳化硅，然后加入废钢压入增碳剂、熔炼过程中增碳剂分2批加入并用废钢压入，再加入钼铁合金；待熔炼至2/3时加入余下碳化硅和铌铁合金；待炉料熔清，加入镍板、硅铁合金、钒铁合金，继续熔炼至所有炉料熔清；铁水温度1555℃后扒渣，取样检测炉内化学成分，根据检测结果确定球化剂、硫氧孕育剂、硅钡钙孕育剂的加入量以对铁水中化学成分进行微调；
（3）球化处理、孕育处理：将步骤（2）中铁水出炉到镍质球化包，出炉温度为1545℃，球化包包底放置原料总质量百分比计1.0%球化剂，球化剂上覆盖原料总质量百分比计0.48%硅铁孕育剂， 将步骤（2）中的铁水浇入球化包，进行球化、孕育处理，出铁时随流加入原料总质量百分比计0.15%硫氧孕育剂；
（4）浇注工序：浇注温度控制在1420℃，浇注时随流加入原料总质量百分比计0.12%硅钡钙孕育剂，保证铁液平稳不间断充入铸型；
（5）后处理工序：铸件冷却后，去除浇、冒口，清理分型面毛刺，抛丸16Min，获得产品。
实施例4
1、一种中硅钼铌球墨铸铁材料，包括以下质量百分比的化学成分：C 3.0%、Si 4.3%、Mn0.2%、P 0.02%、S 0.008%、Mo 0.85%、Ni 0.75%、Nb 0.55%、Mg 0.04%，V 0.20%，余量为Fe和不可避免的其它元素。
其制备方法，包括以下制备步骤：
（1）配料工序：选用的原料及原料质量配比为C04高纯生铁43.6%、废钢50%、增碳剂0.4%、碳化硅0.8%、钼铁合金1.7%、铌铁合金1.3%、镍板0.7%、硅铁合金1.1%、，钒铁合金0.4%；
其中钼铁合金为FeMo55-A钼铁，铌铁合金为FeNb60-A铌铁，钒铁合金为FeV50-A；增碳剂的碳含量≥98%，粒度2-6mm，球化剂为FeSiMg6Re2球化剂，粒度5-20mm，硅铁孕育剂的粒度为10-50mm，硫氧孕育剂为粒度2-6mm，硅钡钙孕育剂粒径为0.1-0.4mm；
（2）熔炼工序：采用中频感应电炉进行熔炼，按原料质量配比先加入C04高纯生铁，见铁水后加入1/2量碳化硅，然后加入增碳剂、废钢、钼铁合金；熔炼过程中增碳剂分2批加入并用废钢压入，待熔炼至2/3时加入余下碳化硅和铌铁合金，待炉料熔清，加入镍板、硅铁合金、钒铁合金，继续熔炼至所有炉料熔清；铁水温度至1560℃后扒渣，取样检测炉内化学成分，根据检测结果确定球化剂、硫氧孕育剂、硅钡钙孕育剂的加入量以对铁水中化学成分进行微调；
（3）球化处理、孕育处理：将步骤（2）中铁水出炉到镍质球化包，出炉温度为1540℃，球化包包底放置原料总质量百分比计1.2%球化剂，球化剂上覆盖原料总质量百分比计0.4%硅铁孕育剂， 将步骤（2）中的铁水浇入球化包，进行球化、孕育处理，出铁时随流加入原料总质量百分比计0.4%硫氧孕育剂；
（4）浇注工序：浇注温度控制在1410℃，浇注时随流加入原料总质量百分比计0.1%硅钡钙孕育剂，保证铁液平稳不间断充入铸型；
（5）后处理工序：铸件冷却后，去除浇、冒口，清理分型面毛刺，抛丸17min，获得产品。
实施例5
1、一种中硅钼铌球墨铸铁材料，包括以下质量百分比的化学成分：C 3.1%、Si 4.2%、Mn0.4%、P 0.01%、S 0.004%、Mo 0.88%、Ni 0.8%、Nb 0.5%、Mg 0.06% 、V 0.25%，余量为Fe和不可避免的其它元素。
其制备方法，包括以下制备步骤：
（1）配料工序：选用的原料及原料质量配比为C04高纯生铁47.2%、废钢45%、增碳剂0.65%、碳化硅0.6%、钼铁合金1.8%、铌铁合金1.5%、镍板0.9%、硅铁合金2%、钒铁合金0.35%；
其中钼铁合金为FeMo55-A钼铁，铌铁合金为FeNb60-A铌铁，钒铁合金为FeV50-A；增碳剂的碳含量≥98%，粒度2-6mm，球化剂为FeSiMg6Re2球化剂，粒度5-20mm，硅铁孕育剂的粒度为10-50mm，硫氧孕育剂为粒度2-6mm，硅钡钙孕育剂粒径为0.1-0.4mm；
（2）熔炼工序：采用中频感应电炉进行熔炼，按原料质量配比先将C04高纯生铁放入炉内，见铁水后加入1/2量碳化硅，然后加入废钢压入增碳剂、熔炼过程中增碳剂分2批加入并用废钢压入，再加入钼铁合金；待熔炼至2/3时加入余下碳化硅和铌铁合金；待炉料熔清，加入镍板、硅铁合金、钒铁合金，继续熔炼至所有炉料熔清；铁水温度1565℃后扒渣，取样检测炉内化学成分，根据检测结果确定球化剂、硫氧孕育剂、硅钡钙孕育剂的加入量以对铁水中化学成分进行微调；
（3）球化处理、孕育处理：将步骤（2）中铁水出炉到镍质球化包，出炉温度为1545℃，球化包包底放置原料总质量百分比计1.5%球化剂，球化剂上覆盖原料总质量百分比计0.6%硅铁孕育剂， 将步骤（2）中的铁水浇入球化包，进行球化、孕育处理，出铁时随流加入原料总质量百分比计0.5%硫氧孕育剂；
（4）浇注工序：浇注温度控制在1430℃，浇注时随流加入原料总质量百分比计0.06%硅钡钙孕育剂，保证铁液平稳不间断充入铸型；
（5）后处理工序：铸件冷却后，去除浇、冒口，清理分型面毛刺，抛丸17min，获得产品。
实施例6
1、一种中硅钼铌球墨铸铁材料，包括以下质量百分比的化学成分：C 2.9%、Si 4.3%、Mn0.25%、P 0.015%、S 0.010%、Mo 0.9%、Ni 0.7%、Nb 0.6%、Mg 0.05% 、V 0.18%，余量为Fe和不可避免的其它元素。
其制备方法，包括以下制备步骤：
（1）配料工序：选用的原料及原料质量配比为C04高纯生铁47%、废钢48%、增碳剂0.35%、碳化硅0.4%、钼铁合金1%、铌铁合金0.8%、镍板0.3%、硅铁合金1.8%、钒铁合金 0.35%；
其中钼铁合金为FeMo55-A钼铁，铌铁合金为FeNb60-A铌铁，钒铁合金为FeV50-A；增碳剂的碳含量≥98%，粒度2-6mm，球化剂为FeSiMg6Re2球化剂，粒度5-20mm，硅铁孕育剂的粒度为10-50mm，硫氧孕育剂为粒度2-6mm，硅钡钙孕育剂粒径为0.1-0.4mm；
（2）熔炼工序：采用中频感应电炉进行熔炼，按原料质量配比先将C04高纯生铁放入炉内，见铁水后加入1/2量碳化硅，然后加入废钢压入增碳剂、熔炼过程中增碳剂分2批加入并用废钢压入，再加入钼铁合金；待熔炼至2/3时加入余下碳化硅和铌铁合金；待炉料熔清，加入镍板、硅铁合金、钒铁合金，继续熔炼至所有炉料熔清；铁水温度1560℃后扒渣，取样检测炉内化学成分，根据检测结果确定球化剂、硫氧孕育剂、硅钡钙孕育剂的加入量以对铁水中化学成分进行微调；
（3）球化处理、孕育处理：将步骤（2）中铁水出炉到镍质球化包，出炉温度为1540℃，球化包包底放置原料总质量百分比计0.8%球化剂，球化剂上覆盖原料总质量百分比计0.3%硅铁孕育剂， 将步骤（2）中的铁水浇入球化包，进行球化、孕育处理，出铁时随流加入原料总质量百分比计0.4%硫氧孕育剂；
（4）浇注工序：浇注温度控制在1440℃，浇注时随流加入原料总质量百分比计0.08%硅钡钙孕育剂，保证铁液平稳不间断充入铸型；
（5）后处理工序：铸件冷却后，去除浇、冒口，清理分型面毛刺，抛丸16min，获得产品。
检测结果
力学性能测试
对实施例1-6中制备得到的中硅钼铌球墨铸铁材料进行力学性能检测，检测结果见表1。
从表1可以看出，本发明排气歧管用的中硅钼铌球墨铸铁材料在室温条件下，抗拉强度达到655-665MPa、屈服强度达到575-590 MPa、延伸率达到3%-4%，本发明产品的抗拉强度和屈服强度比技术要求有显著提高；在780℃高温下条件下，抗拉强度达到71-74MPa、屈服强度达到50-52MPa、延伸率达到25%-27%，本发明产品的力学性能比技术要求提高40%以上，高温屈服强度提高25%以上；
对实施例4中制备的中硅钼铌球墨铸铁材料的金相组织检测，检测结果见图1和图2，由图可知本发明的产品形成了稳定的金相显微组织，球化效果良好，球化率为90%，石墨球圆整度好，石墨球数在300个/mm2以上，铸态下珠光体+碳化物含量分布均匀，孤立存在，另外金相组织检测显示，本发明的产品的铸态下珠光体与碳化物含量分布均匀，基体组织为铁素体+珠光体（珠光体+碳化物≤10%），因此铸件体积的不易发生变形，延长了铸件的使用寿命，满足了汽车发动机排气歧管对球墨铸铁高温力学性能要求，达到预期效果。
最后说明的是，以上实施实例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种中硅钼铌球墨铸铁材料，其特征在于，包括以下质量百分比的化学成分：C 2.8-3.2%、Si 4.2-4.5%、Mn≤0.4%、P ≤0.04%、S≤0.015%、Mo 0.8-0.9%、Ni 0.6-0.9%、Nb 0.4-0.7%、Mg 0.03-0.06%、V 0.15-0.25%，余量为Fe和不可避免的其它元素。
2.一种如权利要求1所述的中硅钼铌球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
（1）配料工序：选用的原料及原料质量配比为C04高纯生铁37-47%、废钢45-55%、增碳剂0.4-1.2%、碳化硅0.4-1.2%、钼铁合金1.0-2.0%、铌铁合金0.8-1.5%、镍板0.3-0.9%、硅铁合金1-2%、钒铁合金0.3-0.5%；（2）熔炼工序：采用中频感应电炉进行熔炼，按原料质量配比先将C04高纯生铁放入炉内，见铁水后加入1/2量碳化硅，然后加入废钢压入增碳剂、熔炼过程中增碳剂分2批加入并用废钢压入，再加入钼铁合金；待熔炼至2/3时加入余下碳化硅和铌铁合金；待炉料熔清，加入镍板、硅铁合金、钒铁合金，继续熔炼至所有炉料熔清；铁水温度1550℃-1570℃后扒渣，取样检测炉内化学成分，根据检测结果确定球化剂、硫氧孕育剂、硅钡钙孕育剂的加入量以对铁水中化学成分进行微调；
（3）球化处理、孕育处理：将步骤（2）中铁水出炉到球化包，出炉温度为1530-1550℃，球化包包底放置以原料总质量百分比计0.8-1.5%的球化剂，球化剂上覆盖原料总质量百分比计0.3-0.6%的硅铁孕育剂， 将步骤（2）中的铁水浇入球化包，进行球化、孕育处理，出铁时随流加入原料总质量百分比计0.15-0.5%的硫氧孕育剂；
（4）浇注工序：浇注温度控制在1380-1440℃，浇注时随流加入以原料总质量百分比计0.06-0.18%硅钡钙孕育剂，保证铁液平稳不间断充入铸型；
（5）后处理工序：铸件冷却后，去除浇、冒口，清理分型面毛刺，抛丸15-18min，获得产品。
3.根据权利要求2所述的中硅钼铌球墨铸铁材料制备方法，其特征在于：步骤（1）所述钼铁合金为FeMo55-A钼铁；所述铌铁合金为FeNb60-A铌铁；所述钒铁合金为FeV50-A。
4.根据权利要求2所述的中硅钼铌球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述增碳剂的碳含量≥98%，粒度2-6mm。
5.根据权利要求2所述的中硅钼铌球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述球化剂为FeSiMg6Re2球化剂，粒度5-20mm。
6.根据权利要求2所述的中硅钼铌球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述硅铁孕育剂的粒度为10-50mm，所述硫氧孕育剂为粒度2-6mm，所述硅钡钙孕育剂粒径为0.1-0.4mm。
7.根据权利要求2所述的中硅钼铌球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述球化包为镍质球化包。
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