CN109355553A - 一种高强度高硬高韧性耐常温冲击球墨铸铁铸件 - Google Patents
一种高强度高硬高韧性耐常温冲击球墨铸铁铸件 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高强度高硬高韧性耐常温冲击球墨铸铁铸件，其特征在于，该球墨铸铁铸件的非铁含量包含以下合金，以重量％计：3.4%≤C≤3.7%，2.4%≤Si≤2.5%，0.04%≤Mg≤0.05%，Mn≤0.2%，P≤0.03%，S≤0.015%，Re≤0.02%。本发明重新设计了球墨铸铁铸件的化学成分，力学性能合格率达到100%，其中本体试块的力学性能超过与附铸试块一样的要求值，铸件金相组织合格，铸件经无损检测合格。
Description
技术领域
本发明涉及铁合金熔炼技术领域，尤其涉及一种高强度高硬高韧性耐常温冲击球墨铸铁铸件。
背景技术
对球墨铸铁铸件来说，强度和韧性是它的主要性能特性，化学成分对球墨铸铁金相的影响是很大的，金相又决定铸件的性能，金相是指组成零件的基体，即铁素体和珠光体的比例，铸件的铁素体越高，零件的韧性越好，强度相对较低，反之铸件的珠光体含量越高，零件的强度越高，韧性就越低。
某型大型船用柴油机机体材质为QT400-18AR，其技术要求如下：
以上力学性能若在铸件去应力后不能达到要求，可进行热处理后再进行检测。
该力学技术要求难度高于GB/T1348-2009中QT400-18AR的要求，首先GB/T1348-2009中QT400-18AR中仅对有附铸试块的硬度要求，并未对铸件本体试样和铸件本体硬度提出要求，且布氏硬度要求值为120-175；其次GB/T1348-2009中QT400-18AR中也无要求本体力学性能， GB/T1348-2009中QT400-18AR中壁厚＞60～200附铸试块选70mm厚力学性能要求和该技术文件的本体试块要求一致，一般而言本体性能远比附铸试块差且该机体本体试块是在壁厚100mm的区域心部用空心钻套取，可见该技术要求难度之大。
最后该技术要求，对机体铸件整体进行硬度测试且硬度差别不超过±10，这种要求GB/T1348-2009中QT400-18AR中均未进行要求。
2.金相组织，基体为铁素体，其含量≥90%，球化级别1～2级（球化率≥90%），石墨类型Ⅰ、Ⅱ型不允许存在，石墨大小5～7级。（本体附铸都必须执行这个标准）
该金相组织要求，不仅针对附铸试还对本体试块也同样要求，对铸造行业来说，本体壁厚80mm心部区域球化率是很难保证的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种高强度高硬高韧性耐常温冲击球墨铸铁铸件，重新设计化学成分，去应力后力学性能合格率达到95%以上。
本发明采用如下技术方案：
一种高强度高硬高韧性耐常温冲击球墨铸铁铸件，其特征在于，该球墨铸铁铸件的非铁含量包含以下合金，以重量％计为：
3.4%≤C≤3.7%
2.4%≤Si≤2.5%
0.04%≤Mg≤0.05%
Mn≤0.2%
P≤0.03%
S≤0.015%
Re≤0.02%
进一步地，该球墨铸铁铸件的非铁含量包含以下合金，以重量％计为：
3.4%≤C≤3.7%
2.4%≤Si≤2.5%
0.04%≤Mg≤0.05%
0.25%≤Ni≤0.35%
Mn≤0.2%
P≤0.03%
S≤0.015%
Re≤0.02%
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
针对现有技术生产的铸件，去应力后附铸试块硬度和铸件本体硬度偏低布氏硬度达不到140的缺陷，本发明重新设计了化学成分，增加了0.25%～0.35%的Ni元素，同时调整其它成分的含量，最终设计出该型铸件，力学性能合格率达到100%，其中本体试块的力学性能超过与附铸试块一样的要求值，铸件金相组织合格，铸件经无损检测合格。
具体实施方式
实施例1
该球墨铸铁铸件的非铁含量包含以下合金，以重量％计为：
C：3.6%，Si：2.4%，Mg：0.05%，Mn：0.1%，P：0.02%，S：0.012%，
Re：0.02%
实施例2
该球墨铸铁铸件的非铁含量包含以下合金，以重量％计为：
C：3.7%，Si：2.4%，Mg：0.05%，Ni：0.25%，Mn：0.1%，P：0.02%，S：0.012%，Re：0.02%
实施例3
该球墨铸铁铸件的非铁含量包含以下合金，以重量％计为：
C：3.4%，Si：2.5%，Mg：0.05%，Ni：0.3%，Mn：0.2%，P：0.02%，S：0.012%，Re：0.02%
实施例4
该球墨铸铁铸件的非铁含量包含以下合金，以重量％计为：
C：3.5%，Si：2.4%，Mg：0.04%，Ni：0.35%，Mn：0.15%，P：0.02%，S：0.01%，Re：0.02%
实施例5
该球墨铸铁铸件的非铁含量包含以下合金，以重量％计为：
C：3.4%，Si：2.4%，Mg：0.04%，Ni：0.35%，Mn：0.09%，P：0.02%，S：0.012%，Re：0.01%
实施例6 样品机械性能试验
样品状态：去应力
主检设备：拉伸试验机WAW-300A；冲击试验机JBS300B；布氏硬度计HB-3000B；
试验方法：GB/T228.1-2010、GB/T229-2007、GB/T231.1-2009
检测结果如下表：
表2样品机械性能试验结果
| 检测项目 | 抗拉强度R<sub>m</sub>（MPa） | 屈服强度R<sub>P0.2</sub>（MPa） | 伸长率δ（%） | 布什硬度HBW | 最小冲击功（室温23温冲℃）（J） |
| 技术要求 | ≥390 | ≥250 | ≥15 | 140-180 | 平均≥14；个别≥11 |
| 实施例1 | 408 | 281 | 22 | 140 | 16 |
| 实施例2 | 409 | 282 | 26 | 142 | 18 |
| 实施例3 | 408 | 282 | 24 | 146 | 17 |
| 实施例4 | 410 | 283 | 27.5 | 149 | 18 |
| 实施例5 | 409 | 282 | 27 | 148 | 18 |
按本发明技术方案生产的该型铸件，力学性能合格率达到100%，其中本体试块的力学性能超过与附铸试块一样的要求值，铸件金相组织合格，铸件经无损检测合格。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种高强度高硬高韧性耐常温冲击球墨铸铁铸件，其特征在于，该球墨铸铁铸件的非铁含量包含以下合金，以重量％计：
3.4%≤C≤3.7%
2.4%≤Si≤2.5%
0.04%≤Mg≤0.05%
Mn≤0.2%
P≤0.03%
S≤0.015%
Re≤0.02%
2.如权利要求1所述的球墨铸铁铸件，其特征在于，该球墨铸铁铸件的非铁含量包含以下合金，以重量％计：
3.4%≤C≤3.7%
2.4%≤Si≤2.5%
0.04%≤Mg≤0.05%
0.25%≤Ni≤0.35%
Mn≤0.2%
P≤0.03%
S≤0.015%
Re≤0.02% 。
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