CN108396219B - 一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁及其制备方法，按重量百分比计的以下元素组成：4.2≤CE≤4.5，C：3.5‑3.9%，Si：1.8‑2.2%，Mn：≤0.5%，P：≤0.03%，S：0.005‑0.02%，Cu：0.4‑0.8%，Sb：0.002‑0.01%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。本发明公开的球墨铸铁材料，抗拉强度为800‑850Mpa，延伸率为≥6%，球化率为90%。金相组织：基体为珠光体，珠光体≥90%，渗碳体+磷共晶≤2%，球化率2级以上、石墨球大小5‑8级；抗拉强度Rm≥800MPa，伸长率≥6%。采用本发明制备方法生产的曲轴等关键零部件，质量可靠，性能优越。

Description

一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁及其制备方法

技术领域

本发明属于球墨铸铁材料技术领域，尤其是涉及一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁及其制备方法。

背景技术

自上世纪五十年代初，球墨铸铁材料因具有良好的综合机械性能与工艺性能逐渐得到了推广应用，其具有强度高，抗冲击，韧性好等特点，在塑性、抗蚀、抗氧化、耐热、抗裂、减振、成本低等方面优势代替锻钢成为曲轴的应用材料，尤其上世纪七十年代以来，球铁曲轴的应用得到了快速发展。然而，随着柴油机功率和转速的不断提高，特别是涡轮增压技术的广泛应用，对柴油机的心脏部件--曲轴的要求越来越高，现有国家标准中的高牌号球墨铸铁尤其是在韧性方面已无法满足汽车、拖拉机等产品用曲轴关键部件的性能要求，因此，高牌号、低成本、优良性能成为球墨铸铁曲轴突破的方向。

目前，国家标准涵盖的牌号为QT600—3、QT700—2、QT800—2以及非标准的QT800—3的高强度韧性的球墨铸铁，虽然具有铸造工艺简单、易于成型等特点，但是制备的上述牌号曲轴的抗拉强度和伸长率却不够高，难以满足发动机功率上延后曲轴的各项性能要求，不适合用于对材料有更高要求的球墨铸铁。

从理论上讲，QT800-6铸态曲轴材料的抗拉强度大于800MPa，伸长率大于6%，基体组织以珠光体为主，具有高强度、高韧性、耐磨性，且与钢轴的生产成本相比降低了约30%左右，是发动机曲轴新的选择，但是，实际上目前并没有合适的工艺可以生产出QT800-6铸态曲轴材料。

发明内容

为克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁及其制备方法，使得生产出的球墨铸铁曲轴具有更高强度及韧性，各项性能均为优良。

为了实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁，按重量百分比计的以下元素组成：4.2%≤CE≤4.5%，C：3.5-3.9%，Si：1.8-2.2 %，Mn： 0.25-0.5%，P：≤0.03%，S：0.005-0.02%，Cu：0.4-0.8%， Sb：0.002-0.01%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。

上述曲轴用铸态高强度球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：

Ⅰ、原材料准备及配比：采用原料以及配比如下： 高纯生铁40-50%、废钢30-35%、球铁回炉料15-30%、铜0.4-0.9%、 锰铁合金0.3-1.0%、锑合金0.002-0.1%；

Ⅱ、熔炼：将步骤Ⅰ所述的高纯生铁加入中频感应电炉熔炼，见铁水后依次加入步骤Ⅰ中所述废钢和球铁回炉料，待所有炉料熔化为液态，向铁液中添加锰铁合金、锑合金和铜，当铁液温度达到≥1520℃后取样检测炉内化学成分， 根据检测结果，对铁水中的元素化学成分进行微调整；

Ⅲ、球化、一次孕育处理：当步骤Ⅱ中铁水温度达到1480-1550℃时出炉到球化包进行铁液的球化和孕育处理，所述的球化包为球铁生产时球化专用铁水包，为了保证球化效果，在包底修筑一道堤坝，出炉前在铁液无法冲到的位置，放置0.95-1.4%的球化剂，在球化剂表面覆盖0.9—1.5%的孕育剂、在孕育剂表面覆盖一层2-4kg压铁，出炉至铁液总量1/2时，停止出铁10-30s，防止球化时铁液的飞溅，然后继续出铁至原定重量；

Ⅳ、浇注及二次孕育处理： 步骤Ⅲ工序完成后，扒掉包内液面漂浮的浮渣，待包内温度降至1350-1450℃时，进行曲轴的浇注，浇注时进行二次孕育，即随流孕育，孕育剂为硅钡孕育剂，加入量为0.07-0.1%；

Ⅴ、开箱及清理： 曲轴铸件冷却至500℃-600℃时，开箱，待完全冷却后，清砂、去除浇冒系统，清理分型面毛刺，抛丸15-20min，获得产品。

进一步的，所述步骤Ⅰ中高纯生铁成分:C：4-4.15%、Si：0.32-0.35%、Mn：0.03-0.04%、S0.01-0.015%、P：≤0.03%、其余为铁。

进一步的，所述步骤Ⅰ中废钢成分含量C：0.44-0.47%、 Si：0.3-0.35%、Mn0.45-0.5%、S：0.02—0.025%、其余为铁；

进一步的，所述步骤Ⅲ中球化剂粒径为5-25mm，化学成分为Mg：6.0-6.8%、Re：1.6-2.5%、Si：2.5-3.0%、其余为铁；

进一步的，所述步骤Ⅲ中孕育剂由75SiFe孕育剂和65SiBaFe孕育剂物理混合而成，比例为1：2，其粒径均为5-25mm；

进一步的，所述步骤Ⅲ中球化包为球化专用包，可有效保证球化效果的稳定性，制作时设计的高径比为1.3:1；

进一步的， 所述步骤Ⅲ中压铁，为碎铁屑或者很小的废钢片，主要用于延迟球化处理时间，保证球化效果的稳定进行；

进一步的，所述步骤Ⅳ中的随流孕育剂为65SiBaFe孕育剂，其粒径为0.1-0.4mm。

本发明采用上述技术方案后取得的有益效果是：

一、本发明公开的一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁材料，抗拉强度为800-850Mpa，延伸率为≥6%，球化率为90%，各项性能优异。

二、本发明曲轴球墨铸铁铸件，心部组织致密，无状石墨畸形、漂浮等异形石墨出现。金相组织：基体为珠光体，珠光体≥90%， 渗碳体+磷共晶≤2%，球化率2级以上、 石墨球大小5-8级；在力学性能方面：抗拉强度 Rm≥800MPa，伸长率≥6%。曲轴铸件本体样金相：基体为珠光体，珠光体≥90%， 球化率3级以上。

三、可满足曲轴的性能要求，节省了热处理费用，缩短了生产周期，通过本发明曲轴球墨铸件材料的制备方法，可批量生产曲轴等关键零部件。

附图说明

图1为本发明一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁的曲轴样块石墨形态图（球化级别1~2级，×100）；

图2为本发明一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁的曲轴样块珠光体形态图（珠光体含量95%以上，×100）。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述。如图1~2所示，一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁，按重量百分比计的以下元素组成：4.2%≤CE≤4.5% ，C：3.5-3.9%，Si：1.8-2.2 %，Mn：0.25-0.5%，P：≤0.03%，S：0.005-0.15%，Cu：0.4-0.8%，Sb：0.002-0.01%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。

为了满足曲轴球铁铸件的性能需求，即抗拉强度≧800MPa，延伸率≧6%，对上述成分配比进行选择分析如下：

一、碳当量（CE）的选择，由于曲轴断面较大，超过100mm，当碳当量大于4.5%时，易产生石墨漂浮，影响力学性能，当碳当量低于4.2%时，容易出现缩松缩孔等缺陷，综合以上因素，碳当量应当控制在4.2~4.5%之间；为了保证其力学性能，应选择适当的硅含量起到固溶强化的作用，当硅低于1.8%时，易造成孕育不足、缩松等缺陷；当硅含量高于2.2%时，对力学性能有不良影响，因此将硅含量控制在1.8-2.2%之间。

二、锰（Mn）元素，当锰超过0.5%时，基体组织中容易造成偏析和形成晶间碳化物，直接降低铸件韧性；当锰低于0.25%时，影响基体中珠光体的含量和稳定性，因此将锰控制在0.25-0.5%之间。

三、磷（P）元素，在球墨铸铁中可以造成严重的偏析倾向，即在晶间形成磷共晶，降低抗拉强度和韧性等，因此，通过选择合适的炉料将P元素严格控制在0.03%以下。

四、硫（S）元素是主要影响球化效果的元素，S含量过高，容易造成球化衰退，影响一批铸件球化的一致性，因此，其含量应尽量降低。

五、铜（Cu）元素可有效促进石墨化和珠光体的形成，减小和消除游离渗碳体的形成，提高淬透性改善铸件断面组织和性能的均匀性，加入量超过0.8 %时，容易造成偏析，铜含量低于0.4%，珠光体含量过低，降低力学性能，根据经验和性能要求，铜含量控制在0.4-0.8 %之间。

六、锑（Sb）元素，可有效增加珠光体的含量，有利于改善大断面的形态，高于0.01%时，容易出现碳化物，造成韧性下降，脆性增加，当锑含量低于0.002%时，不利于大断面石墨形态的稳定，珠光体含量不足，影响力学性能因此，锑含量控制在0.002-0.01%之间。

通过对上述化学成分的控制， 使得该曲轴球墨铸铁铸件可满足：

一、附铸试块金相组织：基体为珠光体，珠光体≥90%， 渗碳体+磷共晶≤2%， 球化率2级以上、 石墨球大小5-8级；

二、力学性能： 抗拉强度Rm≥ 800MPa，延伸率≥6%；

三、曲轴铸件本体样金相： 基体为珠光体，珠光体≥90%，球化率3级以上。

上述曲轴用铸态高强度球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：

Ⅰ、原材料准备及配比：采用原料以及配比如下： 高纯生铁40-50%、废钢30-35%、球铁回炉料15-30%、铜0.4-0.9%、 锰铁合金0.3-1.0%、锑合金0.002-0.1%；

Ⅱ、熔炼：将步骤Ⅰ所述的高纯生铁加入中频感应电炉熔炼，见铁水后依次加入步骤Ⅰ中所述废钢和回炉料，待所有炉料熔化为液态，向铁液中添加锰铁合金、锑合金和铜，当铁液温度达到≥1520℃后取样检测炉内化学成分， 根据检测结果，对铁水中的元素化学成分进行微调整；

Ⅲ、球化、一次孕育处理：当步骤Ⅱ中铁水温度达到1480-1550℃时出炉，到球化包进行铁液的球化和孕育处理，所述的球化包为球铁生产时球化专用铁水包，为了保证球化效果，在包底修筑一道堤坝，出炉前在铁液无法冲到的位置，放置0.95-1.4%的球化剂，在球化剂表面覆盖0.9-1.5%的孕育剂、在孕育剂表面覆盖一层2-4kg压铁，出炉至铁液总量1/2时，停止出铁10-30s，防止球化时铁液的飞溅，造成危险和铁液损失，然后继续出铁至原定重量。

Ⅳ、浇注及二次孕育处理： 步骤Ⅲ工序完成后，扒掉包内液面漂浮的浮渣，避免造成渣孔等铸造缺陷，待包内温度降至1350-1450℃时，进行曲轴的浇注，浇注时进行二次孕育，即随流孕育，孕育剂为硅钡孕育剂，加入量为0.07-0.1%；

Ⅴ、开箱及清理： 曲轴铸件冷却至500℃-600℃时，开箱，待完全冷却后，清砂、去除浇冒系统，清理分型面毛刺，抛丸15-20min，获得产品。

进一步的，所述步骤Ⅰ中的高纯生铁成分:C：4-4.15%、Si：0.32-0.35%、Mn：0.03-0.04%、S0.01-0.015%、P：≤0.03%、其余为铁。

进一步的，所述步骤Ⅰ中的废钢成分含量C：0.44-0.47%、 Si：0.3-0.35%、Mn0.45-0.5%、S：0.02—0.025%、其余为铁；

进一步的，所述步骤Ⅲ中的球化剂为禹州市恒利来合金有限公司提供的2-7球化剂，粒径为5-25mm，化学成分为Mg：6.0-6.8%、Re：1.6-2.5%、Si：2.5-3.0%、其余为铁。

进一步的，所述步骤Ⅲ中的孕育剂由75SiFe孕育剂和65SiBaFe孕育剂物理混合而成，比例为1：2，其粒径均为5-25mm。

进一步的，所述步骤Ⅲ中的球化包为球化专用包，可有效保证球化效果的稳定性，制作时设计的高径比为1.3:1。

进一步的， 所述步骤Ⅲ中的压铁，为碎铁屑或者很小的废钢片，主要用于延迟球化处理时间，保证球化效果的稳定进行。

进一步的，所述步骤Ⅳ中的随流孕育剂为65SiBaFe孕育剂，其粒径为0.1-0.4mm。

实施例一

一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁，牌号为QT800-6，由按重量百分比计的以下元素组成： CE：4.2%，C：3.5%， Si：2.2%，Mn：0.5%， P：0.015%，S：0.015%，Cu：0.8%，Sb：0.002%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。

上述曲轴用铸态高强度球墨铸铁QT800-6的制备方法，包括以下步骤：

Ⅰ、原材料准备及配比：采用原料以及按重量配比如下： 高纯生铁占比40%、废钢占比30%、球铁回炉料占比30%、铜0.8%、 锰铁合金1.0%、锑合金0.002%；

Ⅱ、熔炼：将步骤Ⅰ所述的高纯生铁加入中频感应电炉熔炼，见铁水后依次加入步骤Ⅰ中所述废钢和球铁回炉料，待所有炉料熔化为液态，向铁液中添加锰铁合金、锑合金和铜，当铁液温度达到≥1520℃后取样检测炉内化学成分， 根据检测结果，对铁水中的元素化学成分进行微调整；

Ⅲ、球化、一次孕育处理：当步骤Ⅱ中铁水温度达到1480℃时出炉到球化包进行铁液的球化和孕育处理，所述的球化包为球铁生产时球化专用铁水包，为了保证球化效果，在包底修筑一道堤坝，出炉前在铁液无法冲到的位置，放置1.4%的球化剂，在球化剂表面覆盖1.5%的孕育剂、在孕育剂表面覆盖一层4kg压铁，出炉至铁液总量1/2时，停止出铁30s，防止球化时铁液的飞溅，造成危险和铁液损失，然后继续出铁至原定重量；

Ⅳ、浇注及二次孕育处理： 步骤Ⅲ工序完成后，扒掉包内液面漂浮的浮渣，避免造成渣孔等铸造缺陷，待包内温度降至1350℃时，进行曲轴的浇注，浇注时进行二次孕育，即随流孕育，孕育剂为硅钡孕育剂，加入量为0.1%；

Ⅴ、开箱及清理： 待曲轴铸件冷却至500℃时，开箱，待完全冷却后，清砂、去除浇冒系统，清理分型面毛刺，抛丸15min，获得产品。

对上述步骤中的细节做进一步说明：

所述步骤Ⅰ中的高纯生铁成分:C：4%、Si：0.35%、Mn：0.03%、S：0.015%、P：≤0.03%、其余为铁。

所述步骤Ⅰ中的废钢成分含量C：0.44-0.47%、 Si：0.3-0.35%、Mn：0.45-0.5%、S：0.02-0.025%、其余为铁；

所述步骤Ⅲ中的球化剂为禹州市恒利来合金有限公司提供的2-7球化剂，粒径为5-25mm，化学成分为Mg：6.8%、Re：2.5%、Si：3.0%、其余为铁。

所述步骤Ⅲ中的孕育剂由75SiFe孕育剂和65SiBaFe孕育剂物理混合而成，比例为1：2，其粒径均为5-25mm。

所述步骤Ⅲ中的球化包为球化专用包，可有效保证球化效果的稳定性，制作时设计的高径比为1.3:1。

所述步骤Ⅲ中的压铁，为碎铁屑或者很小的废钢片，主要用于延迟球化处理时间，保证球化效果的稳定进行。

所述步骤Ⅳ中的随流孕育剂为65SiBaFe孕育剂，其粒径为0.1-0.4mm。

实施例二

一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁QT800-6，由按重量百分比计的以下元素组成：CE：4.5%，C：3.9%，Si：1.8%，Mn：0.25%，P：0.03%，S：0.005%，Cu：0.4%，Sb：0.01%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。

Ⅰ、原材料及配比：采用原料以及按重量配比如下： 高纯生铁占比50%、废钢占比35%、球铁回炉料占比15%、铜0.4%、 锰铁合金0.3%、锑合金0.1%；

Ⅱ、熔炼：将步骤Ⅰ所述的高纯生铁加入中频感应电炉熔炼，见铁水后依次加入步骤Ⅰ中所述废钢和球铁回炉料，待所有炉料熔化为液态，向铁液中添加锰铁合金、锑合金和铜，当铁液温度达到≥1520℃后取样检测炉内化学成分， 根据检测结果，对铁水中的元素化学成分进行微调整；

Ⅲ、球化、一次孕育处理：当步骤Ⅱ中铁水温度达到1550℃时出炉到球化包进行铁液的球化和孕育处理，所述的球化包为球铁生产时球化专用铁水包，为了保证球化效果，在包底修筑一道堤坝，出炉前在铁液无法冲到的位置，放置0.95%的球化剂，在球化剂表面覆盖0.9%的孕育剂、在孕育剂表面覆盖一层2kg压铁，出炉至铁液总量1/2时，停止出铁10s，防止球化时铁液的飞溅，造成危险和铁液损失，然后继续出铁至原定重量。

Ⅳ、浇注及二次孕育处理： 步骤Ⅲ工序完成后，扒掉包内液面漂浮的浮渣，避免造成渣孔等铸造缺陷，待包内温度降至1450℃时，进行曲轴的浇注，浇注时进行二次孕育，即随流孕育，孕育剂为硅钡孕育剂，加入量为0.07%；

Ⅴ、开箱及清理： 曲轴铸件冷却至600℃时，开箱，待完全冷却后，清砂、去除浇冒系统，清理分型面毛刺，抛丸20min，获得产品。

对上述步骤中的细节做进一步说明：

所述步骤Ⅰ中的高纯生铁成分:C：4.15%、Si：0.32%、Mn：0.04%、S0.01%、P：≤0.03%、其余为铁。

所述步骤Ⅰ中的废钢成分含量C：0.44-0.47%、 Si：0.3-0.35%、Mn0.45-0.5%、S：0.02—0.025%、其余为铁；

所述步骤Ⅲ中的球化剂为禹州市恒利来合金有限公司提供的2-7球化剂，粒径为5-25mm，化学成分为Mg：6.0%、Re：1.6%、Si：2.5%、其余为铁。

所述步骤Ⅲ中的孕育剂由75SiFe孕育剂和65SiBaFe孕育剂物理混合而成，比例为1：2，其粒径均为5-25mm。

所述步骤Ⅲ中的球化包为球化专用包，可有效保证球化效果的稳定性，制作时设计的高径比为1.3:1。

所述步骤Ⅲ中的压铁，为碎铁屑或者很小的废钢片，主要用于延迟球化处理时间，保证球化效果的稳定进行。

所述步骤Ⅳ中的随流孕育剂为65SiBaFe孕育剂，其粒径为0.4mm。

实施例三

一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁QT800-6，由按重量百分比计的以下元素组成：CE：4.35%， C：3.7%， Si：1.95%，Mn：0.4%， P：0.02%，S：0.01%，Cu：0.65%， Sb：0.008%，余量为Fe以及不可避免的微量元素。

Ⅰ、原材料及配比：采用原料以及配比如下： 高纯生铁占比45%、废钢占比35%、球铁回炉料占比20%、铜0.65%、锰铁合金0.5%、锑合金0.008%；

Ⅱ、熔炼：将步骤Ⅰ所述的高纯生铁加入中频感应电炉熔炼，见铁水后依次加入步骤Ⅰ中所述的废钢和回炉料，待所有炉料熔化为液态，向铁液中添加锰铁合金、锑合金和铜，当铁液温度达到≥1520℃后取样检测炉内化学成分， 根据检测结果，对铁水中的元素化学成分进行微调整；

Ⅲ、球化、一次孕育处理：当步骤Ⅱ中铁水温度达到1500℃时出炉到球化包进行铁液的球化和孕育处理，所述的球化包为球铁生产时球化专用铁水包，为了保证球化效果，在包底修筑一道堤坝，出炉前在铁液无法冲到的位置，放置1.1%的球化剂，在球化剂表面覆盖1.2%的孕育剂、在孕育剂表面覆盖一层3kg压铁，出炉至铁液总量1/2时，停止出铁20s，防止球化时铁液的飞溅，造成危险和铁液损失，然后继续出铁至原定重量。

Ⅳ、浇注及二次孕育处理： 步骤Ⅲ工序完成后，扒掉包内液面漂浮的浮渣，避免造成渣孔等铸造缺陷，待包内温度降至1420℃时，进行曲轴的浇注，浇注时进行二次孕育，即随流孕育，孕育剂为硅钡孕育剂，加入量为0.08%；

Ⅴ、开箱及清理： 曲轴铸件冷却至550℃时，开箱，待完全冷却后，清砂、去除浇冒系统，清理分型面毛刺，抛丸15-20min，获得产品。

进一步的，所述步骤Ⅰ中的高纯生铁成分:C：4%、Si：0.33%、Mn：0.03%、S0.012%、P：≤0.03%、其余为铁。

进一步的，所述步骤Ⅰ中的废钢成分含量C：0.44-0.47%、 Si：0.3-0.35%、Mn0.45-0.5%、S：0.02—0.025%、其余为铁；

进一步的，所述步骤Ⅰ中的球化剂为禹州市恒利来合金有限公司提供的2-7球化剂，粒径为5-25mm，化学成分为Mg：6.5%、Re：2.0%、Si：2.7%、其余为铁。

进一步的，所述步骤Ⅲ中的孕育剂由75SiFe孕育剂和65SiBaFe孕育剂物理混合而成，比例为1：2，其粒径均为5-25mm。

进一步的，所述步骤Ⅲ中的球化包为球化专用包，可有效保证球化效果的稳定性，制作时设计的高径比为1.3:1。

进一步的， 所述步骤Ⅲ中的压铁，为碎铁屑或者很小的废钢片，主要用于延迟球化处理时间，保证球化效果的稳定进行。

进一步的，所述步骤Ⅳ中的随流孕育剂为65SiBaFe孕育剂，其粒径为0.1-0.4mm。

性能检测

按照球墨铸铁的金相及力学性能检验标准，对实施例1-3生产的曲轴及附铸试块的各项指标进行了检验，检验结果如表一所示。

由表一和图1、2可以看出，一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁的抗拉强度均≧800MPa，伸长率为6%—8%，珠光体含量均≧90%，球化级别均在2级以上，石墨大小在5—8级之间，各项性能均匀且优良。

本发明所述的曲轴球墨铸铁铸件，心部组织致密，无状石墨畸形、漂浮等异形石墨出现。金相组织：基体为珠光体，珠光体≥90%， 渗碳体+磷共晶≤2%，球化率2级以上、 石墨球大小5-8级；在力学性能方面：抗拉强度 Rm≥800MPa，伸长率≥6%。曲轴铸件本体样金相：基体为珠光体，珠光体≥90%， 球化率3级以上。可满足曲轴的性能要求，节省了热处理费用，缩短了生产周期，通过本发明的QT800-6曲轴球墨铸件材料的制备方法，可批量生产曲轴等关键零部件。

为解释本发明所述技术方案所选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应说明的是，以上实施例仅用于本发明的技术方案而非限定，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。本发明未详述部分为现有公知技术。

Claims (8)

1.一种曲轴用铸态高强度球墨铸铁，其特征在于：按重量百分比计的以下元素组成：4.2%≤CE≤4.5%，C：3.5-3.9%，Si：1.8-2.2 %，Mn： 0.25-0.5%，P：≤0.03%，S：0.005-0.02%，Cu：0.4-0.8%， Sb：0.002-0.01%，余量为Fe以及不可避免的微量元素；

所述曲轴用铸态高强度球墨铸铁的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ、原材料准备及配比：采用原料以及配比如下： 高纯生铁40-50%、废钢30-35%、球铁回炉料15-30%、铜0.4-0.9%、 锰铁合金0.3-1.0%、锑合金0.002-0.1%；

Ⅱ、熔炼：将步骤Ⅰ所述的高纯生铁加入中频感应电炉熔炼，见铁水后依次加入步骤Ⅰ中所述废钢和球铁回炉料，待所有炉料熔化为液态，向铁液中添加锰铁合金、锑合金和铜，当铁液温度达到≥1520℃后取样检测炉内化学成分， 根据检测结果，对铁水中的元素化学成分进行微调整；

Ⅲ、球化、一次孕育处理：当步骤Ⅱ中铁水温度达到1480-1550℃时出炉到球化包进行铁液的球化和孕育处理，所述的球化包为球铁生产时球化专用铁水包，为了保证球化效果，在包底修筑一道堤坝，出炉前在铁液无法冲到的位置，放置0.95-1.4%的球化剂，在球化剂表面覆盖0.9—1.5%的孕育剂、在孕育剂表面覆盖一层2-4kg压铁，出炉至铁液总量1/2时，停止出铁10-30s，防止球化时铁液的飞溅，然后继续出铁至原定重量；

Ⅳ、浇注及二次孕育处理： 步骤Ⅲ工序完成后，扒掉包内液面漂浮的浮渣，待包内温度降至1350-1450℃时，进行曲轴的浇注，浇注时进行二次孕育，即随流孕育，孕育剂为硅钡孕育剂，加入量为0.07-0.1%；

Ⅴ、开箱及清理： 曲轴铸件冷却至500℃-600℃时，开箱，待完全冷却后，清砂、去除浇冒系统，清理分型面毛刺，抛丸15-20min，获得产品；

所述步骤Ⅲ中孕育剂由75SiFe孕育；

所述曲轴用铸态高强度球墨铸铁的基体为珠光体，珠光体≥90%，渗碳体+磷共晶≤2%，球化率2级以上、 石墨球大小5-8级；抗拉强度 Rm≥800MPa，伸长率≥6%。

2.根据权利要求1所述的曲轴用铸态高强度球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：

Ⅰ、原材料准备及配比：采用原料以及配比如下： 高纯生铁40-50%、废钢30-35%、球铁回炉料15-30%、铜0.4-0.9%、 锰铁合金0.3-1.0%、锑合金0.002-0.1%；

Ⅱ、熔炼：将步骤Ⅰ所述的高纯生铁加入中频感应电炉熔炼，见铁水后依次加入步骤Ⅰ中所述废钢和球铁回炉料，待所有炉料熔化为液态，向铁液中添加锰铁合金、锑合金和铜，当铁液温度达到≥1520℃后取样检测炉内化学成分， 根据检测结果，对铁水中的元素化学成分进行微调整；

Ⅲ、球化、一次孕育处理：当步骤Ⅱ中铁水温度达到1480-1550℃时出炉到球化包进行铁液的球化和孕育处理，所述的球化包为球铁生产时球化专用铁水包，为了保证球化效果，在包底修筑一道堤坝，出炉前在铁液无法冲到的位置，放置0.95-1.4%的球化剂，在球化剂表面覆盖0.9—1.5%的孕育剂、在孕育剂表面覆盖一层2-4kg压铁，出炉至铁液总量1/2时，停止出铁10-30s，防止球化时铁液的飞溅，然后继续出铁至原定重量；

Ⅳ、浇注及二次孕育处理： 步骤Ⅲ工序完成后，扒掉包内液面漂浮的浮渣，待包内温度降至1350-1450℃时，进行曲轴的浇注，浇注时进行二次孕育，即随流孕育，孕育剂为硅钡孕育剂，加入量为0.07-0.1%；

Ⅴ、开箱及清理： 曲轴铸件冷却至500℃-600℃时，开箱，待完全冷却后，清砂、去除浇冒系统，清理分型面毛刺，抛丸15-20min，获得产品；

所述步骤Ⅲ中孕育剂由75SiFe孕育。

3.根据权利要求2所述的曲轴用铸态高强度球墨铸铁的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅰ中高纯生铁成分:C：4-4.15%、Si：0.32-0.35%、Mn：0.03-0.04%、S0.01-0.015%、P：≤0.03%、其余为铁。

4.根据权利要求2所述的曲轴用铸态高强度球墨铸铁的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅰ中废钢成分含量C：0.44-0.47%、 Si：0.3-0.35%、Mn0.45-0.5%、S：0.02—0.025%、其余为铁。

5.根据权利要求2所述的曲轴用铸态高强度球墨铸铁的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅲ中球化剂粒径为5-25mm，化学成分为Mg：6.0-6.8%、Re：1.6-2.5%、Si：2.5-3.0%、其余为铁。

6.根据权利要求2所述的曲轴用铸态高强度球墨铸铁的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅲ中球化包为球化专用包，可有效保证球化效果的稳定性，制作时设计的高径比为1.3:1。

7.根据权利要求2所述的曲轴用铸态高强度球墨铸铁的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅲ中压铁，为碎铁屑或者很小的废钢片，主要用于延迟球化处理时间，保证球化效果的稳定进行。

8.根据权利要求2所述的曲轴用铸态高强度球墨铸铁的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅳ中随流孕育剂为65SiBaFe孕育剂，其粒径为0.1-0.4mm。

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