CN111809104A - 一种球墨铸铁材料及其制备方法 - Google Patents

一种球墨铸铁材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种球墨铸铁材料及其制备方法，球墨铸铁材料由以下按质量百分数（%）的材料组成；碳3.1‑3.7%、硅1.8‑2.15%、锰0.1‑0.4%、磷0.011‑0.027%、硫0.001‑0.02%、复合合金总量0.4‑0.9%、镁0.031‑0.033%、稀土0.03‑0.035%，余量为铁，所述复合合金包括铝、钒、锡、铜、钕、钡、铋其中的一种或多种；延伸率大于等于18%且抗拉强度大于等于450Mpa；本发明的球墨铸铁材料通过复合合金的含量改变以及元素材料组合，实现高抗拉强度和高延伸率，通过试验达到各项设计要求，生产出的球墨铸铁材料型号定义为QT450‑18，即延伸率大于等于18%且抗拉强度大于等于450Mpa。

Description

一种球墨铸铁材料及其制备方法
技术领域
本发明属于技术球墨铸铁领域，尤其涉及一种球墨铸铁材料及其制备方法。
背景技术
现有的铸铁材料多采用QT450-10，QT450-10是国家标准，QT450-10的意思如下：（1）表示延伸率大于等于10%；（2）QT表示球墨铸铁；（3）450表示抗拉强度为大于等于450MPa。
球墨铸铁经球化处理和孕育处理得到球墨铸铁百，有效地提高了铸铁的力学性能，特别是塑性和韧性，从而获得比碳钢更高的强度。它已成功地应用于复杂应力、高强度、高韧性和耐磨性零件的铸造。
但是随着各种特种设备的生产制作，QT450-10型号的铸铁材料无法满足需求，具体表现为延伸率和抗拉强度相对较低，改材料延伸塑性性能差，金属在静拉伸条件下的最大承载能力无法实现要求，延伸率和抗拉强度两个性能是材料的矛盾体，延伸率提高，抗拉强度就会降低，相反，抗拉强度提高，延伸率就会降低，无法实现延伸率和抗拉强度均实现提高的目的。
发明内容
为了提高铸铁材料延伸率和抗拉强度，提出一种QT450-18球墨铸铁材料，其具体方案如下：
一种球墨铸铁材料，球墨铸铁材料由以下按质量百分数（%）的材料组成；碳3.1-3.7%、硅1.8-2.15%、锰0.1-0.4%、磷0.011-0.027%、硫0.001-0.02%、复合合金总量0.4-0.9%、镁0.031-0.033%、稀土0.03-0.035%，余量为铁，所述复合合金包括铝、钒、锡、铜、钕、铋、钡其中的一种或多种；延伸率大于等于18%且抗拉强度大于等于450Mpa。
一种制备QT450-18球墨铸铁材料的方法，所述步骤如下：
S1: 称取炉料，按重量百分比所述炉料包括：以下按质量百分数（%）的材料组成；碳3.1-3.7%、硅1.8-2.15%、锰0.1-0.4%、磷0.011-0.027%、硫0.001-0.02%、复合合金总量0.4-0.9%、镁0.031%、稀土0.03%，余量为铁；
S2: 将温度升高至1460℃～1500℃，对所述电炉中的铁水进行成分分析，把成分调整到符合要求后，快速升温至1600℃，并保温5min～10min；
S3: 对铁水采用冲入法进行孕育，二次孕育剂的加入量为铁水重量的0.2-0.4％，粒度为3-8mm，得浇注母液；
S4: 按照铸件图纸尺寸要求设计制模，模具包括上模具和下模具，将上模具和下模具组装到射芯机，通过射芯机将型砂压满模型内，型砂在温度为150-159℃条件下加热固化成型后，备用；
S5: 将所述浇注母液温度控制在1350-1550℃，浇注到所述造型中;
S6: 浇注结束后，使所述铸件在砂型内冷却到300℃以下，然后依次进行落砂、分离、抛丸和热处理，得到所述球墨铸铁材料。
优选地，所述复合合金包括铝、钒、锡、铜、钕、钡、铋其中的一种或多种。
一种球墨铸铁材料的应用，其特征在于：将球墨铸铁材料应用到特种设备上，包括但不限于电梯、轨道、汽车领域。
一种球墨铸铁材料的应用，将球墨铸铁材料应用到特种设备上，包括但不限于电梯、轨道、汽车领域。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
本发明的球墨铸铁材料通过复合合金的含量改变以及元素材料组合，实现高抗拉强度和高延伸率，通过试验达到各项设计要求，生产出的球墨铸铁材料型号定义为QT450-18，即延伸率大于等于18%且抗拉强度大于等于450Mpa，本发明的球墨铸铁材料能够同时达到伸率大于等于18%且抗拉强度大于等于450Mpa，材料的机械性能趋于更好。
本发明的球墨铸铁材料在设计改变含量时，针对不同领域的设备材料需求，研究出高抗拉强度和高延伸率新材料，能够适应电梯、轨道、汽车的发展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1试验第一组：1号试棒经过电子万能试验机得出试验报告；
图2试验第二组：2号试棒孕育剂经过电子万能试验机得出试验报告；
图3试验第三组：3号试棒经过电子万能试验机得出试验报告；
图4试验第四组：4号试棒经过电子万能试验机得出试验报告；
图5试验第五组：5号试棒经过电子万能试验机得出试验报告；
图6试验第六组：6号试棒经过电子万能试验机得出试验报告；
图7试验第七组：7号试棒经过电子万能试验机得出试验报告；
图8试验第八组：8号试棒经过电子万能试验机得出试验报告；
图9试验第九组：9号试棒经过电子万能试验机得出试验报告；
图10试验第十组：10号试棒经过电子万能试验机得出试验报告。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创作性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护的范围。
图1-10所示，一种球墨铸铁材料，球墨铸铁材料由以下按质量百分数（%）的材料组成；碳3.1-3.7%、硅1.8-2.15%、锰0.1-0.4%、磷0.011-0.027%、硫0.001-0.02%、复合合金总量0.4-0.9%、镁0.031-0.033%、稀土0.03-0.035%，余量为铁，所述复合合金包括铝、钒、锡、铜、钕、钡、铋其中的一种或多种；延伸率大于等于18%且抗拉强度大于等于450Mpa。
一种制备QT450-18球墨铸铁材料的方法，所述步骤如下：
S1: 称取炉料，按重量百分比所述炉料包括：以下按质量百分数（%）的材料组成；碳3.1-3.7%、硅1.8-2.15%、锰0.1-0.4%、磷0.011-0.027%、硫0.001-0.02%、复合合金总量0.4-0.9%、镁0.031%、稀土0.03%，余量为铁；
S2: 将温度升高至1460℃～1500℃，对所述电炉中的铁水进行成分分析，把成分调整到符合要求后，快速升温至1600℃，并保温5min～10min；
S3: 对铁水采用冲入法进行孕育，二次孕育剂的加入量为铁水重量的0.2-0.4％，粒度为3-8mm，得浇注母液；
S4: 按照铸件图纸尺寸要求设计制模，模具包括上模具和下模具，将上模具和下模具组装到射芯机，通过射芯机将型砂压满模型内，型砂在温度为150-159℃条件下加热固化成型后，备用；
S5: 将所述浇注母液温度控制在1350-1550℃，浇注到所述造型中;
S6: 浇注结束后，使所述铸件在砂型内冷却到300℃以下，然后依次进行落砂、分离、抛丸和热处理，得到所述球墨铸铁材料。
优选地，所述复合合金包括铝、钒、锡、铜、钕、钡、铋其中的一种或多种。
一种球墨铸铁材料的应用，将球墨铸铁材料应用到特种设备上，包括但不限于电梯、轨道、汽车领域。
根据上述方法得出材料如下：1号试棒、2号试棒、3号试棒、4号试棒、5号试棒、6号试棒、7号试棒、8号试棒、9号试棒、10号试棒。
对于所得到的铸件，进行以下的评价抗拉强度和断裂延伸：
使用电子万能试验机，进行上述各个拉伸试验，测量抗拉强度和断裂延伸。
拉伸实验：
首先，先打开电脑，将机器连通电源，将开关转至”开”的指示位置，则设备处于待机状态，随时可以测试。
第二步，点击电脑桌面软件图标打开软件,选择测试员,输入密码登陆软件，此时会跳出“联机”界面，点击联机即可进行软件、硬件连通。
第三步，选择测试方案，根据所需测试的材料的材质以及测试项目，选择测试方案，并导入方案，此处选择做塑料件的拉伸性能测试为例。
第四步，样件测试准备，选择合适的夹具，并把样件按照要求装到夹具上。
第五步，点击“开始测试”，最上方会有两个窗口实时显示被测样件的拉伸性能。
第六步，测试结束后，点击“生成报告”，输入存盘名，方便以后查询，保存数据。
第七步，点击“系统管理”菜单，选择脱机。或者直接点击右上角红叉，跳出确认对话框，选择确认。关闭万能测试机电源，将开关转至“关”。
试验第一组：1号试棒经过电子万能试验机得出试验报告如图1所示；
试验第二组：2号试棒孕育剂经过电子万能试验机得出试验报告如图2所示；
试验第三组：3号试棒经过电子万能试验机得出试验报告如图3所示；
试验第四组：4号试棒经过电子万能试验机得出试验报告如图4所示；
试验第五组：5号试棒经过电子万能试验机得出试验报告如图5所示；
试验第六组：6号试棒经过电子万能试验机得出试验报告如图6所示；
试验第七组：7号试棒经过电子万能试验机得出试验报告如图7所示；
试验第八组：8号试棒经过电子万能试验机得出试验报告如图8所示；
试验第九组：9号试棒经过电子万能试验机得出试验报告如图9所示；
试验第十组：10号试棒经过电子万能试验机得出试验报告如图10所示。
根据上述10组材料的试验报告可以得出本发明的材料延伸率大于等于18%且抗拉强度大于等于450Mpa。后期半年连续生产中，陆续间隔性进行上诉相同实验300余次，材料性能一直趋于稳定。
从10组数据看出该材料的抗拉强度在460 Mpa、470 Mpa左右变动，完全大于450Mpa。因此满足QT450-18的抗拉强度，而对于延伸率最大为22.7%，最小为18.75%，都大于QT450-18要求的延伸率18%。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在发明的保护范围之内。

Claims (4)

1. 一种球墨铸铁材料，其特征在于：球墨铸铁材料由以下按质量百分数（%）的材料组成；碳3.1-3.7%、硅1.8-2.15%、锰0.1-0.4%、磷0.011-0.027%、硫0.001-0.02%、复合合金总量0.4-0.9%、镁0.031-0.033%、稀土0.03-0.035%，余量为铁，所述复合合金包括铝、钒、锡 、铜、钕、钡、铋其中的一种或多种；延伸率大于等于18%且抗拉强度大于等于450Mpa。
2.一种制备QT450-18球墨铸铁材料的方法，其特征在于：所述步骤如下：
S1: 称取炉料，按重量百分比所述炉料包括：以下按质量百分数（%）的材料组成；碳3.1-3.7%、硅1.8-2.15%、锰0.1-0.4%、磷0.011-0.027%、硫0.001-0.02%、复合合金总量0.4-0.9%、镁0.031%、稀土0.03%，余量为铁；
S2: 将温度升高至1460℃～1500℃，对所述电炉中的铁水进行成分分析，把成分调整到符合要求后，快速升温至1600℃，并保温5min～10min；
S3: 对铁水采用冲入法进行孕育，二次孕育剂的加入量为铁水重量的0.2-0.4％，粒度为3-8mm，得浇注母液；
S4: 按照铸件图纸尺寸要求设计制模，模具包括上模具和下模具，将上模具和下模具组装到射芯机，通过射芯机将型砂压满模型内，型砂在温度为150-159℃条件下加热固化成型后，备用；
S5: 将所述浇注母液温度控制在1350-1550℃，浇注到所述造型中；
S6: 浇注结束后，使所述铸件在砂型内冷却到300℃以下，然后依次进行落砂、分离、抛丸和热处理，得到所述球墨铸铁材料。
3.根据权利要求2所述的一种制备QT450-18球墨铸铁材料的方法，其特征在于：所述复合合金包括铝、钒、锡 、铜、钕、钡、铋其中的一种或多种。
4.一种球墨铸铁材料的应用，其特征在于：将球墨铸铁材料应用到特种设备上，包括但不限于电梯、轨道、汽车领域。
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