CN110029267A - 球墨铸铁 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及球墨铸铁。本发明提供低温下的冲击强度优异的球墨铸铁及其制造方法。本发明涉及球墨铸铁,其包含C:3.5质量%~4.2质量%、Si:2.0质量%~2.8质量%、Mn:0.2质量%~0.4质量%、Cu:0.1质量%~0.7质量%、Mg:0.02质量%~0.06质量%、Cr:0.01质量%~0.15质量%以及余量:Fe和不可避免的杂质,其中Mn+Cr+Cu为0.431质量%~1.090质量%,石墨粒数为230个/mm2以下,珠光体率为30%~85%。

Description

球墨铸铁
技术领域
本发明涉及球墨铸铁,更详细地说,涉及低温下的冲击强度优异的球墨铸铁及其制造方法。
背景技术
目前为止,在汽车的发动机、悬架部件或驱动部件等中有时采用球墨铸铁。球墨铸铁由于在铁基底内包含球状石墨粒子,因此能够期待比其他铸铁优异的强度、延展性。
例如,专利文献1公开了一种球墨铸铁,用质量%表示,其含有C:3.3~4.0%、Si:2.1~2.7%、Mn:0.20~0.50%、S:0.005~0.030%、Cu:0.20~0.50%、Mg:0.03~0.06%,余量由Fe和不可避免的杂质构成,拉伸强度为550MPa以上并且伸长率为12%以上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-10255号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,球墨铸铁如果高强度化,则在低温下伸长率降低,变得难以追随冲击输入,因此发生早期断裂(脆化)。因此,低温脆化引起的对于冲击输入的冲击强度的降低成为问题。
在现有技术例如专利文献1中,虽然研究了低温下的冲击值,但对于低温下的冲击强度没有研究。
其中,所谓冲击值,为冲击吸收能量,是直至材料破坏所消耗的能量的量。冲击值是受到材料特性的强度和伸长率这两者影响的值。
另一方面,所谓冲击强度,是相对于冲击的输入的强度。通常所谓“强度”,是指静态强度,即,以非常缓慢的速度(例如应变速度为10-2~10-3-1)拉伸时的断裂强度(本说明书等中也称为“拉伸强度”),但冲击强度是指以快的速度(大致静态的100倍以上的速度,例如5秒-1)拉伸时的断裂强度。冲击强度可成为部件的设计值。
因此,本发明的课题在于提供低温下的冲击强度优异的球墨铸铁及其制造方法。
用于解决课题的手段
本发明人对用于解决上述课题的手段进行了各种研究,结果发现:在以成为一定的组成的方式调整过的铸铁金属溶液的冷却步骤中,调整从浇注温度到铁碳相图中的A1转变点的温度的冷却速度和从A1转变点的温度到球墨铸铁中的铁的相变不再继续发生的温度的冷却速度以致成为一定的范围来制造球墨铸铁,结果得到的球墨铸铁的石墨粒数和珠光体率收敛于一定的范围内,其结果球墨铸铁的低温下的冲击强度提高,完成了本发明。
即,本发明的要点如下所述。
(1)球墨铸铁,其包含C:3.5质量%~4.2质量%、Si:2.0质量%~2.8质量%、Mn:0.2质量%~0.4质量%、Cu:0.1质量%~0.7质量%、Mg:0.02质量%~0.06质量%、Cr:0.01质量%~0.15质量%、以及余量:Fe和不可避免的杂质,其中Mn+Cr+Cu为0.431质量%~1.090质量%,石墨粒数为230个/mm2以下,珠光体率为30%~85%。
(2)制造(1)所述的球墨铸铁的方法,其包括:(i)制备铸铁金属溶液的步骤、和(ii)将(i)中制备的铸铁金属溶液冷却的步骤,其中(ii)冷却步骤包括:(a)将从浇注温度到铁碳相图中的A1转变点的温度的冷却速度调节到15℃/分钟~25℃/分钟的第一冷却步骤、和(b)将从A1转变点的温度到球墨铸铁中的铁的相变不再继续发生的温度的冷却速度调节到5℃/分钟~20℃/分钟的第二冷却步骤。
发明效果
根据本发明,提供低温下的冲击强度优异的球墨铸铁及其制造方法。
附图说明
图1表示实施例和比较例中的Y字块形状。
图2表示实施例2的制造中的球墨铸铁的铸铁温度(纵轴)对于冷却时间(横轴)的关系。
图3表示实施例1~6和比较例1~3的组织照片、珠光体率、石墨球状化率、石墨粒数和石墨平均粒径。
图4表示实施例和比较例的用于样品评价的8个试样的切出位置。
图5表示各实施例和比较例的-40℃冲击强度或室温冲击强度相对于拉伸强度的关系。
具体实施方式
以下对本发明的优选的实施方式详细地说明。
本说明书中,适当参照附图对本发明的特征进行说明。附图中,为了明确化,夸大了各部的尺寸和形状,并没有正确地描写实际的尺寸和形状。因此,本发明的技术范围并不限定于这些附图中所表示的各部的尺寸和形状。应予说明,本发明的球墨铸铁及其制造方法并不限定于下述实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内,能够以实施了本领域技术人员可进行的改变、改进等的各种方式来实施。
本发明的球墨铸铁包含C:3.5质量%~4.2质量%、Si:2.0质量%~2.8质量%、Mn:0.2质量%~0.4质量%、Cu:0.1质量%~0.7质量%、Mg:0.02质量%~0.06质量%、Cr:0.01质量%~0.15质量%以及余量:Fe和不可避免的杂质,其中Mn+Cr+Cu为0.431质量%~1.090质量%。
就C(碳)的含量而言,相对于球墨铸铁的总质量,为3.5质量%~4.2质量%,优选为3.5质量%~3.9质量%。
其中,C的含量是采用基于JIS G 1211的C-S计所测定的值。
C是成为石墨组织的元素,通过使C的含量在上述范围,能够使球墨铸铁的石墨粒数和珠光体率成为下述说明的适当的范围,能够提高球墨铸铁的低温下的冲击强度。
就Si(硅)的含量而言,相对于球墨铸铁的总质量,为2.0质量%~2.8质量%,优选为2.3质量%~2.6质量%。
其中,Si的含量是基于JIS 1258:2014的标准、采用ICP发光分光分析方法所测定的值。
Si是促进石墨的结晶的元素,通过使Si的含量在上述范围,适度地促进石墨的结晶,能够提高球墨铸铁的低温下的冲击强度。
就Mn(锰)的含量而言,相对于球墨铸铁的总质量,为0.2质量%~0.4质量%,优选为0.20质量%~0.35质量%。
其中,Mn的含量是基于JIS 1258:2014的标准、采用ICP发光分光分析方法所测定的值。
Mn是使珠光体组织稳定化的元素,通过使Mn的含量在上述范围,能够使珠光体率成为下述说明的适当的范围,能够提高球墨铸铁的低温下的冲击强度。
就Cu(铜)的含量而言,相对于球墨铸铁的总质量,为0.1质量%~0.7质量%,优选为0.15质量%~0.66质量%。
其中,Cu的含量是基于JIS 1258:2014的标准、采用ICP发光分光分析方法所测定的值。
Cu是使珠光体组织稳定化的元素,通过使Cu的含量在上述范围,能够使珠光体率成为下述说明的适当的范围,能够提高球墨铸铁的低温下的冲击强度。
就Mg(镁)的含量而言,相对于球墨铸铁的总质量,为0.02质量%~0.06质量%,优选为0.03质量%~0.06质量%。
其中,Mg的含量是基于JIS 1258:2014的标准、采用ICP发光分光分析方法所测定的值。
Mg是影响石墨的球状化的元素,通过使Mg的含量在上述范围,能够将石墨球状化率保持一定,抑制可降低低温下的冲击强度的碳化物的生成,能够提高球墨铸铁的低温下的冲击强度。
就Cr(铬)的含量而言,相对于球墨铸铁的总质量,为0.01质量%~0.15质量%,优选为0.02质量%~0.10质量%。
其中,Cr的含量是基于JIS 1258:2014的标准、采用ICP发光分光分析方法所测定的值。
Cr是使珠光体组织稳定化的元素,通过使Cr的含量在上述范围,能够使珠光体率成为下述说明的适当的范围,抑制可降低低温下的冲击强度的碳化物的生成,能够提高球墨铸铁的低温下的冲击强度。
余量包含Fe(铁)和不可避免的杂质。
其中,作为不可避免的杂质,可列举出P(磷)、S(硫)。对P的含量并无限定,相对于球墨铸铁的总质量,通常为0.1质量%以下,例如为0.01质量%~0.05质量%。其中,P的含量是基于JIS 1258:2014的标准、采用ICP发光分光分析方法所测定的值。对S的含量并无限定,相对于球墨铸铁的总质量,通常为0.02质量%以下,例如为0.005质量%~0.015质量%。其中,S的含量是采用基于JIS G 1215的C-S计所测定的值。
通过使P和S的含量在上述范围,抑制可降低低温下的冲击强度的副产物(例如斯氏体)的生成,能够提高球墨铸铁的低温下的冲击强度。
Mn和Cr和Cu的合计的含量(Mn+Cr+Cu)为0.431质量%~1.090质量%。
通过使Mn+Cr+Cu的含量在上述范围,能够使球墨铸铁的珠光体率成为下述说明的适当的范围,能够提高球墨铸铁的低温下的冲击强度。
另外,本发明的球墨铸铁中,对作为本技术领域中可考虑的值的、碳当量(CE值=C的含量(质量%)+1/3×Si的含量(质量%))并无限定,通常为4.1~4.9,优选为4.3~4.7。
通过使CE值在上述范围,能够维持铸铁金属溶液的流动性,抑制球墨铸铁中的缩孔缺陷,适度地促进石墨的结晶,提高石墨球状化率,提高球墨铸铁的低温下的冲击强度。
本发明的球墨铸铁的石墨粒数为230个/mm2以下,优选为200个/mm2以下。对本发明的球墨铸铁的石墨粒数并无限定,通常为150个/mm2以上,优选为160个/mm2以上,更优选为180个/mm2以上。本发明的球墨铸铁的石墨粒数通常为150个/mm2~230个/mm2,更优选为160个/mm2~200个/mm2
其中,球墨铸铁的石墨粒数通过使光学显微镜的倍率为100倍~200倍,作为图像获取观察部位,采用图像解析系统进行双值化,测定1mm×0.6mm中的比基体暗的部分(相当于石墨)的个数而算出。在3处以上进行测定,球墨铸铁的石墨粒数设为它们的平均值。
通过使球墨铸铁的石墨粒数在上述范围,能够提高球墨铸铁的低温下的冲击强度。
对本发明的球墨铸铁的石墨平均粒径并无限定,通常为30μm以下,优选为27μm以下。对本发明的球墨铸铁的石墨平均粒径并无限定,通常为21μm以上,优选为22μm以上。对本发明的球墨铸铁的石墨平均粒径并无限定,通常为21μm~30μm,优选为22μm~27μm。
其中,球墨铸铁的石墨平均粒径通过使光学显微镜的倍率成为50倍~200倍,作为图像获取观察部位,采用图像解析系统进行双值化,测定300个以上、例如450个~500个比基体暗的部分(相当于石墨)的粒径(圆当量直径),将它们平均化而算出。
本发明的球墨铸铁的珠光体率为30%~85%,优选为34%~83%,更优选为40%~60%。
其中,球墨铸铁的珠光体率是由铸铁的截面的金相组织照片通过图像处理,(1)提取除石墨以外的组织,(2)除去石墨和铁素体,提取珠光体组织,根据(珠光体的面积)/(珠光体+铁素体的面积)而算出。
通过使球墨铸铁的珠光体率在上述范围,能够改善球墨铸铁的硬度和伸长率的平衡,能够提高球墨铸铁的低温下的冲击强度。
对本发明的球墨铸铁的石墨球状化率并无限定,通常为75%以上,优选为80%以上,更优选为90%以上。
其中,球墨铸铁的石墨球状化率基于JIS G 5502:2007的标准测定。
通过使球墨铸铁的石墨球状化率在上述范围,能够改善球墨铸铁的硬度和伸长率的平衡,能够提高球墨铸铁的低温下的冲击强度。
对本发明的球墨铸铁的室温(15℃~30℃)下的静态拉伸强度并无限定,通常为490MPa~750MPa,优选为550MPa~700MPa。
其中,球墨铸铁的拉伸强度是基于JIS Z 2241:2011的标准测定的。
对本发明的球墨铸铁的低温(-40℃)下的冲击强度(低温冲击强度或-40℃冲击强度)并无限定,通常为630MPa~850MPa,优选为700MPa~850MPa。
其中,球墨铸铁的低温冲击强度通过在JIS Z 2241:2011标准的拉伸强度的测定条件下使温度成为-40℃、使应变速度成为5秒-1来测定。
对本发明的球墨铸铁的室温(15℃~30℃)下的冲击强度(室温冲击强度)并无限定,通常为600MPa~800MPa,优选为650MPa~780MPa。
其中,球墨铸铁的室温冲击强度通过在JIS Z 2241:2011标准的拉伸强度的测定条件下,在室温下、使应变速度成为5秒-1来测定。
本发明中,球墨铸铁的低温下的冲击强度提高是指低温冲击强度比拉伸强度大。球墨铸铁的低温冲击强度通常比拉伸强度大7%以上,例如10%~30%,优选20%~25%。
进而,在本发明中,室温冲击强度也比拉伸强度大。球墨铸铁的室温冲击强度通常比拉伸强度大6%以上,例如7%~20%,优选13%~20%。
通过球墨铸铁的低温冲击强度和室温冲击强度比拉伸强度大,从而在应用于受到冲击负荷的悬架部件等时,能够进行部件的进一步的最佳设计,能够对部件的轻质化和低成本化作出贡献。
对本发明的球墨铸铁的维氏硬度并无限定,通常为180HV20~250HV20,优选为190HV20~240HV20。
其中,球墨铸铁的维氏硬度是基于JIS Z 2244:2009的标准测定的。
对本发明的球墨铸铁的0.2%屈服强度并无限定,通常为320MPa~440MPa,优选为330MPa~410MPa。
其中,球墨铸铁的0.2%屈服强度是基于JIS Z 2241:2011的标准、采用偏移法(オフセット法)测定的。
对本发明的球墨铸铁的断裂伸长率并无限定,通常为5%~21%,优选为8%~20%。
其中,球墨铸铁的断裂伸长率是基于JIS Z 2241:2011的标准、采用永久伸长率法测定的。
通过本发明的球墨铸铁的维氏硬度、0.2%屈服强度和断裂伸长率在上述范围,确保球墨铸铁的物理的强度。
上述说明的本发明的球墨铸铁可应用于进一步需要低温下的冲击强度的部件,例如转向节等。
本发明的球墨铸铁的制造方法包括:(i)制备经调整以致成为一定的组成的铸铁金属溶液的步骤、(ii)将(i)中制备的铸铁金属溶液冷却的步骤,(ii)冷却步骤包括(a)第一冷却步骤和(b)第二冷却步骤。
以下对(i)~(ii)的各步骤进行说明。
(i)制备经调整以致成为一定的组成的铸铁金属溶液的步骤
本发明的(i)步骤中,制备铸铁金属溶液以使C、Si、Mn、Cu、Mg和Cr以及Mn+Cr+Cu的含量成为在上述的本发明的球墨铸铁中说明的含量。在本发明的(i)步骤中,优选地,制备铸铁金属溶液以致成为C:3.5质量%~4.2质量%、Si:2.0质量%~2.8质量%、Mn:0.2质量%~0.4质量%、Cu:0.1质量%~0.7质量%、Mg:0.02质量%~0.06质量%和Cr:0.01质量%~0.15质量%、以及Mn+Cr+Cu:0.431质量%~1.090质量%。
其中,就C的含量而言,采用公知的石墨粉末、废铁、生铁等铁原料等进行调整。就Si的含量而言,采用Si金属单质、废铁、生铁等铁原料、Fe-Si系变质剂、Fe-Si-Mg系球化剂等进行调整。就Mn的含量而言,采用Mn金属单质、废铁等铁原料、Fe-Mn系添加剂等进行调整。就Cu的含量而言,采用Cu金属单质等进行调整。就Mg的含量而言,采用Fe-Si-Mg系球化剂等进行调整。就Cr的含量而言,采用废铁和生铁等铁原料、Fe-Cr系添加剂等进行调整。
在本发明的(i)步骤中,能够在铸铁金属溶液中加入球化剂、覆盖剂、变质剂等添加剂。
其中,所谓球化剂,是用于使石墨球状化的材料,并无限定,例如可以列举出Fe-Si-Mg合金。
所谓覆盖剂,是用于调整铸铁金属溶液与球化剂的反应的开始时间的材料,并无限定,例如可以列举出Fe-Si合金。
在本发明的(i)步骤中,对铸铁金属溶液并无限定,通常在1400℃~1650℃、优选1500℃~1600℃下制备。
在本发明的(i)步骤中,对各材料的添加顺序、添加温度、混合方法、混合时间等并无限定,采用该技术领域中公知的方法实施。例如,在本发明中,能够如下所述地制备铸铁金属溶液。
在高频感应熔解炉中,加入了作为铸铁的原料的废铁、生铁等、碳和添加元素后,在1500℃~1600℃下使材料熔解。然后,在约1550℃下出炉,在铁水包中实施球状化处理。球化剂中所含的镁的反应完成后,浇注于铸模。
(ii)将(i)中制备的铸铁金属溶液冷却的步骤
在本发明的(ii)步骤中,通过包括(a)第一冷却步骤和(b)第二冷却步骤的冷却步骤将(i)中制备的铸铁金属溶液冷却。
(a)第一冷却步骤
在本发明的(ii)冷却步骤中的(a)第一冷却步骤中,将从浇注温度到铁碳相图中的A1转变点的温度的冷却速度调节为15℃/分钟~25℃/分钟、优选20℃/分钟~25℃/分钟。
其中,冷却速度通过用表示球墨铸铁的铸铁温度(纵轴)相对于冷却时间(横轴)的关系的图中的、从浇注温度到铁碳相图中的A1转变点的温度的温度差(℃)除以从浇注温度到成为铁碳相图中的A1转变点的温度所需的时间(分钟)来确定。
对铸铁金属溶液的从熔解炉的出炉温度并无限定,通常为1500℃~1600℃,优选为1540℃~1560℃。
对铸铁金属溶液流入于铸模时的浇注温度并无限定,通常为1350℃~1450℃,优选为1380℃~1420℃。
铁碳相图中的A1转变点的温度可根据环境条件而变化,通常为720℃~760℃,优选为730℃~750℃。
对流入铸铁金属溶液的铸模并无限定,例如可以列举出Y字块形状、敲掉(knock-off)形等。
(b)第二冷却步骤
在本发明的(ii)冷却步骤中的(b)第二冷却步骤中,将从A1转变点的温度到球墨铸铁中的铁的相变不再继续发生的温度的冷却速度调节到5℃/分钟~20℃/分钟、优选10℃/分钟~15℃/分钟。
其中,冷却速度通过用表示球墨铸铁的铸铁温度(纵轴)相对于冷却时间(横轴)的关系的图中的、从A1转变点的温度到球墨铸铁中的铁的相变不再继续发生的温度的温度差(℃)除以从A1转变点的温度到成为球墨铸铁中的铁的相变不再继续发生的温度所需的时间(分钟)来确定。
对球墨铸铁中的铁的相变不再继续发生的温度并无限定,通常为600℃~400℃,优选为500℃~450℃。
在(a)第一冷却步骤和(b)第二冷却步骤中,通过使从浇注温度到铁碳相图中的A1转变点的温度的冷却速度以及从A1转变点的温度到球墨铸铁中的铁的相变不再继续发生的温度的冷却速度在上述范围,能够使球墨铸铁的石墨粒数和珠光体率成为上述说明的适当的范围,能够提高得到的球墨铸铁的低温下的冲击强度。
再有,对(a)第一冷却步骤和(b)第二冷却步骤之间的时间并无限定,通常为40分钟~70分钟,优选为50分钟~60分钟。
实施例
以下对于与本发明有关的几个实施例进行说明,但并不意在将本发明限定于该实施例中所示的内容。
1.样品制造
实施例1
在高频感应熔解炉中放入球化剂和覆盖剂,进而加入成为原料的废铁,通过加热到1550℃,使材料熔解。20分钟后,加入变质剂,静置5分钟后,得到了铸铁金属溶液。将得到的铸铁金属溶液浇注到图1中所示的Y字块形状的模具中,以第一冷却步骤的冷却速度(从浇注温度到铁碳相图中的A1转变点的温度的冷却速度)为20℃/分钟、第二冷却步骤的冷却速度(从A1转变点的温度到球墨铸铁中的铁的相变不再继续发生的温度的冷却速度)为10℃/分钟的方式进行调节并冷却。铸模内冷却到拆模温度后,从铸模内将铸造品取出。将铸造条件的详细情况示于表1中。
表1
实施例2~6和比较例1~3
除了改变使用的原材料的量以外,与实施例1同样地制造了实施例2~6和比较例1~3。
作为例子,在图2中示出实施例2的制造中的球墨铸铁的相对于冷却时间(横轴)的铸铁温度(纵轴)。
2.样品组成评价
测定了实施例1~6和比较例1~3的球墨铸铁的化学成分。对于C和S,采用基于JISG 1211的C-S计测定,对于这以外的元素,基于JIS 1258:2014的标准,采用ICP发光分光分析方法测定。
将结果示于表2中。
表2
另外,测定了实施例1~6和比较例1~3的组织照片、珠光体率、石墨球状化率、石墨粒数和石墨平均粒径。
各物性如下所述测定。
组织照片是铸铁的截面的金相组织照片,采用光学显微镜(オリンパス会社制造)拍摄。
珠光体率是由铸铁的截面的金相组织照片通过图像处理,(1)提取除石墨以外的组织,(2)除去石墨和铁素体,提取珠光体组织,根据(珠光体的面积)/(珠光体+铁素体的面积)而算出。
石墨球状化率基于JIS G 5502:2007的标准测定。
石墨粒数通过使光学显微镜的倍率为100倍,作为图像获得观察部位,采用图像解析系统进行双值化,测定1mm×0.6mm中的比基体暗的部分(相当于石墨)的个数而算出。在3处进行测定,球墨铸铁的石墨粒数设为它们的平均值。
石墨平均粒径通过使光学显微镜的倍率为100倍,作为图像获得观察部位,采用图像解析系统进行双值化,测定100个以上比基体暗的部分(相当于石墨)的粒径(圆当量直径),将它们平均化而算出。
将结果示于图3中。
由图3可知,实施例1~6中,珠光体率成为34%~83%,石墨球状化率为84%~95%,石墨粒数为160个/mm2~200个/mm2,石墨平均粒径为22.5μm~26.9μm。另一方面,比较例1中,珠光体率小至14%,比较例2中,珠光体率大至89%。
3.样品评价
3-1.试样的制备
对于实施例1~6和比较例1~3,从1.样品制造中制造的Y字块的制品部分切出8个试样。在图4中示出8个试样的切出位置。应予说明,图4中的尺寸的单位为mm,A表示冒口侧。
3-2.试样的室温静态拉伸试验
从8个试样中取出2个试样,测定了维氏硬度、拉伸强度、0.2%屈服强度和断裂伸长率。
各物性如下所述测定。
维氏硬度基于JIS Z 2244:2009的标准测定。
拉伸强度基于JIS Z 2241:2011的标准测定。
0.2%屈服强度基于JIS Z 2241:2011的标准、采用偏移法测定。
断裂伸长率基于JIS Z 2241:2011的标准、采用永久伸长率法测定。
将结果示于表3中。
表3
由表3可知,实施例1~6中,维氏硬度为181HV20~244HV20,拉伸强度为499MPa~747MPa,0.2%屈服强度为321MPa~431MPa,断裂伸长率为7.3%~20.1%。而在比较例1中,虽然断裂伸长率变大,但维氏硬度、拉伸强度和0.2%屈服强度变小,在比较例2中,虽然维氏硬度、拉伸强度和0.2%屈服强度变大,但断裂伸长率变小。
3-3.试样的低温冲击试验
使用3-2.试样的室温静态拉伸试验中使用的试样以外的另外的2个试样,测定了-40℃冲击强度和室温冲击强度。将应变速度设为5秒-1(sec-1)。
各物性如下所述测定。
-40℃冲击强度通过在基于JIS Z 2241:2011标准的测定拉伸强度的条件下将温度设为-40℃、将应变速度设为5秒-1来测定。
室温冲击强度通过在基于JIS Z 2241:2011标准的测定拉伸强度的条件下将温度设为25℃、将应变速度设为5秒-1来测定。
将结果示于图5中。
由图5可知,在实施例1~6中,球墨铸铁的-40℃冲击强度比拉伸强度大7%以上。另一方面,在比较例1中,虽然球墨铸铁的-40℃冲击强度比拉伸强度大,但比实施例1~6小,在比较例2中,球墨铸铁的-40℃冲击强度比拉伸强度小。
认为比较例2中球墨铸铁的-40℃冲击强度比拉伸强度小的原因在于,比较例2断裂伸长率小,因此为在到达容许应变之前断裂的、所谓低温脆化极端地出现的区域。因此,关于冲击强度,认为实施例1~6是应在工程学上利用的区域。

Claims (2)

1.球墨铸铁,其包含C:3.5质量%~4.2质量%、Si:2.0质量%~2.8质量%、Mn:0.2质量%~0.4质量%、Cu:0.1质量%~0.7质量%、Mg:0.02质量%~0.06质量%、Cr:0.01质量%~0.15质量%以及余量:Fe和不可避免的杂质,其中Mn+Cr+Cu为0.431质量%~1.090质量%,石墨粒数为230个/mm2以下,珠光体率为30%~85%。
2.制造权利要求1所述的球墨铸铁的方法,其包括:
(i)制备铸铁金属溶液的步骤、和
(ii)将(i)中制备的铸铁金属溶液冷却的步骤,
其中(ii)冷却步骤包括:(a)将从浇注温度到铁碳相图中的A1转变点的温度的冷却速度调节到15℃/分钟~25℃/分钟的第一冷却步骤、和(b)将从A1转变点的温度到球墨铸铁中的铁的相变不再继续发生的温度的冷却速度调节到5℃/分钟~20℃/分钟的第二冷却步骤。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110512136A (zh) * 2019-09-27 2019-11-29 四川都江铸造有限责任公司 一种高强度高韧性铸态球墨铸铁及其制备方法
CN111020357A (zh) * 2019-11-22 2020-04-17 湖北省丹江口丹传汽车传动轴有限公司 一种批量生产稳定珠光体球墨铸铁qt500-7的生产方法
CN111893372A (zh) * 2020-08-10 2020-11-06 安徽恒升铸业有限公司 一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺
CN112111688A (zh) * 2020-09-16 2020-12-22 河南广瑞汽车部件股份有限公司 一种能有效降低缩孔缩松倾向的球墨铸铁及其生产方法
CN114032444A (zh) * 2021-10-09 2022-02-11 宜昌船舶柴油机有限公司 高强韧性厚壁球墨铸铁材料及其铸造方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7380051B2 (ja) * 2019-10-07 2023-11-15 株式会社プロテリアル 強度及び靭性に優れ、かつ低硬度な球状黒鉛鋳鉄
CN113450934B (zh) * 2021-06-22 2022-07-19 华能山东石岛湾核电有限公司 一种球流定位跟踪实验装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4867803A (en) * 1985-03-25 1989-09-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Lapping tools and method of manufacturing the same
KR19980076417A (ko) * 1997-04-07 1998-11-16 이광래 주철합금 및 이를 소재로 한 고인성주철 및 오스템퍼 구상흑연주철의 제조방법
JP2008229640A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Aisin Takaoka Ltd 球状黒鉛鋳鉄鋳物の製造方法
CN102268590A (zh) * 2011-07-07 2011-12-07 无锡小天鹅精密铸造有限公司 球铁曲轴的熔炼配料

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS586922A (ja) * 1981-07-06 1983-01-14 Takaoka Kogyo Kk 鋳放しパ−ライト地球状黒鉛鋳鉄の製造方法
JPH055125A (ja) * 1990-09-14 1993-01-14 Mazda Motor Corp 耐摩耗性の優れた摺動部材の製造法
JP3204293B2 (ja) * 1996-04-29 2001-09-04 日立金属株式会社 球状黒鉛鋳鉄部材の製造方法
JP2005095911A (ja) * 2003-09-22 2005-04-14 Nippon Chuzo Kk 球状黒鉛鋳鉄の連続鋳造方法
JP5118997B2 (ja) * 2008-02-18 2013-01-16 Jfe継手株式会社 シーブ材料
JP2011105993A (ja) * 2009-11-18 2011-06-02 Kurimoto Ltd 球状黒鉛鋳鉄管およびその製造方法
US10087509B2 (en) * 2011-12-28 2018-10-02 Hitachi Metals, Ltd. Spheroidal graphite cast iron having excellent strength and toughness and its production method
JP5655115B1 (ja) * 2013-06-28 2015-01-14 株式会社リケン 球状黒鉛鋳鉄
JP6381388B2 (ja) * 2014-09-29 2018-08-29 ヤンマー株式会社 ピストン用球状黒鉛鋳鉄、一体型ピストン及び舶用エンジン
KR101677169B1 (ko) * 2016-03-09 2016-11-17 삼영기계 (주) 내마모성을 향상시킨 피스톤 링

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4867803A (en) * 1985-03-25 1989-09-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Lapping tools and method of manufacturing the same
KR19980076417A (ko) * 1997-04-07 1998-11-16 이광래 주철합금 및 이를 소재로 한 고인성주철 및 오스템퍼 구상흑연주철의 제조방법
JP2008229640A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Aisin Takaoka Ltd 球状黒鉛鋳鉄鋳物の製造方法
CN102268590A (zh) * 2011-07-07 2011-12-07 无锡小天鹅精密铸造有限公司 球铁曲轴的熔炼配料

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110512136A (zh) * 2019-09-27 2019-11-29 四川都江铸造有限责任公司 一种高强度高韧性铸态球墨铸铁及其制备方法
CN111020357A (zh) * 2019-11-22 2020-04-17 湖北省丹江口丹传汽车传动轴有限公司 一种批量生产稳定珠光体球墨铸铁qt500-7的生产方法
CN111020357B (zh) * 2019-11-22 2021-11-16 湖北省丹江口丹传汽车传动轴有限公司 一种批量生产稳定珠光体球墨铸铁qt500-7的生产方法
CN111893372A (zh) * 2020-08-10 2020-11-06 安徽恒升铸业有限公司 一种低温冲击韧性球墨铸铁的铸态生产工艺
CN112111688A (zh) * 2020-09-16 2020-12-22 河南广瑞汽车部件股份有限公司 一种能有效降低缩孔缩松倾向的球墨铸铁及其生产方法
CN112111688B (zh) * 2020-09-16 2021-12-10 河南广瑞汽车部件股份有限公司 一种能有效降低缩孔缩松倾向的球墨铸铁及其生产方法
CN114032444A (zh) * 2021-10-09 2022-02-11 宜昌船舶柴油机有限公司 高强韧性厚壁球墨铸铁材料及其铸造方法

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