CN113502431A - 一种等温淬火球墨铸铁材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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CN113502431A CN202110736307.8A CN202110736307A CN113502431A CN 113502431 A CN113502431 A CN 113502431A CN 202110736307 A CN202110736307 A CN 202110736307A CN 113502431 A CN113502431 A CN 113502431A
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Abstract

本发明公开了一种等温淬火球墨铸铁材料及其制备方法和应用，先铸造包括如下重量百分数组分的球墨铸铁工件：C：3.6～3.7，Si：2.1～2.2，Mn：0.25～0.35，Cu：0.5～0.8，S<0.02，P<0.04，Mg：0.025～0.05，Ce：0.025～0.05，余量为Fe和不可避免的杂质；将所得球墨铸铁工件置于气体渗碳炉中，控制炉气碳势为0.6～0.7，将炉温升温至760～780℃，并保温10～12min；将炉气碳势升至0.8～0.9，然后将炉温升温至奥氏体化温度并保温；立即对球墨铸铁工件进行等温淬火处理，得到等温淬火球铁材料。该等温淬火球墨铸铁材料中合金元素量较少，减少了元素的微观偏析，提高了基体组织均匀性，又减少贵重合金用量，降低成本，显著提升了等温淬火球墨铸铁材料强度和韧性，降低了工件应力变形。

Description

一种等温淬火球墨铸铁材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及汽车工件领域，具体涉及一种等温淬火球墨铸铁材料及其制备方法和应用。
背景技术
汽车要提高燃料的经济性，严格控制排放，减轻汽车自重是重要措施，汽车每减重100公斤，百公里可以节省汽油0.3升，每降低10％的汽车重量，就可减少10％的汽车排放。为使汽车减轻自重，便要求汽车铸件必须轻量化、薄壁化、精确化、强韧化。
等温淬火球墨铸铁材料(ADI)具有很高的强度和韧塑性，为了进一步提升汽车的整体竞争力，在降低成本、节能降耗、轻量化设计方面，ADI的应用有着潜在的重大意义。目前，国内外等温淬火标准，力学性能指标(抗拉强度MPa/伸长率％/硬度HBW)为800/10/270～340、900/8/270～340、1050/6/310～380、1200/3/340～420、1400/1/380～480，由此可以看出，随着强度和硬度的增加，ADI的韧性逐渐降低，如何使ADI在保持高强度、高硬度下提高韧性是个难题。
目前，现有技术主要通过传统球墨铸铁或添加合金元素并通过相应淬火工艺，来进一步提升ADI的性能，但其成本较高，强度和韧性在一定程度上无法兼具。
中国专利文献CN110952031A公开了一种等温淬火球墨铸铁及其制备方法和用途，该等温淬火球墨铸铁包括以下重量百分含量的组分：C：3.60-3.75，Si：2.30-2.50，Mn：0.20-0.40，P≤0.06，S≤0.03，Cu：0.70-0.80，Mo：0.10-0.20，Mg：0.03-0.06，余量为铁。该等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤：球墨铸铁依次进行预热、奥氏体化和盐浴淬火，盐浴淬火完成后得到等温淬火球墨铸铁。该专利实现了等温淬火球墨铸铁在一体化桥壳中的高效利用。然而，该专利合金元素加入量较多，性能只达到国标的QTD 900-8水平，成本较高性能未明显提升。
中国专利文献CN103320681A公开了一种等温淬火球铁，以Mn、Si代替Mo和Ni为基础，添加Cu、B、Nb、Cr等进行多元低、微合金化，充分发挥各元素的各自作用和交互促进作用，减少元素微观偏析、增加基体组织均匀性、淬透性、淬硬性。该专利同时公开了一种与之匹配的等温淬火球铁等温淬火新工艺，即用分级淬火油和空气等温炉分级等温淬火工艺，细化晶粒、进一步提高淬透性、淬硬性、强度和韧性。该专利添加多种合金元素，虽然强度较高，但其韧性较差，成本较高。
中国专利文献CN106947912A公开了一种等温淬火球墨铸铁，含有以下重量百分含量的组分：C 3.14-3.86％、Si 2.32-2.76％、Mn 0.32-0.98％、Mg 0.01-0.04％、Cu 0.45-0.67％、Ni 0.51-0.78％、Mo 0.2-0.4％、Cr 0.15-0.35％、Sb 0.005-0.027％、Re 0.025-0.057％、Ce 0.005-0.02％、P＜0.05％、S＜0.01％、其余为铁和其他不可避免的杂质，其铸造方法为：将球墨铸铁试样升温至860-890℃进行奥氏体化，保温2-4h后降温至550-580℃，再保温1h后，空冷至室温；再将球墨铸铁试样升温至870-890℃保温2h，然后迅速放入水槽中进行短时间淬火，淬火时间为5s，再将球墨铸铁试样放入盐浴炉中进行等温淬火，等温淬火温度为330-370℃并保温1.5-3h，将等温淬火结束后的球墨铸铁试样以140-160℃/h的速度降温2h，再迅速加热至220℃并保温1h，将保温后的球墨铸铁试样空冷至室温，即可得到球墨铸铁。该球墨铸铁合金含量高，等温淬火工艺复杂，成本较高，且断裂伸长率≥10％时，抗拉强度不到1100MPa，只能达到国家标准QTD900-8的要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种等温淬火球墨铸铁材料及其制备方法和应用，在不增加成本的基础上，生产出的等温淬火球墨铸铁材料的韧性比传统材料有明显的提升。
本发明提供的技术方案具体如下：
第一方面，本发明提供一种等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、铸造包括如下重量百分数组分的球墨铸铁工件：C：3.6～3.7，Si：2.1～2.2，Mn：0.25～0.35，Cu：0.5～0.8，S<0.02，P<0.04，Mg：0.025～0.05，Ce：0.025～0.05，余量为Fe和不可避免的杂质；
S2、将所得球墨铸铁工件置于气体渗碳炉中，控制炉气碳势为0.6～0.7，将炉温升温至760～780℃，并保温10～12min；将炉气碳势升至0.8～0.9，然后将炉温升温至奥氏体化温度并保温；
S3、立即对球墨铸铁工件进行等温淬火处理，得到高强度高韧性等温淬火球铁材料。
作为上述技术方案的优选，奥氏体化温度为880℃～900℃，在奥氏体化温度保温的时间为90～100min。
作为上述技术方案的优选，立即对球墨铸铁工件进行等温淬火处理的方式为：将球墨铸铁工件放入370～390℃的盐浴中等温淬火90～100min。
作为上述技术方案的优选，球墨铸铁工件按重量百分数计包括如下组分：C：3.67，Si：2.2，Mn：0.25，Cu：0.63，S：0.02，P：0.04，Mg：0.025，Ce：0.05，余量为Fe和不可避免的杂质。
作为上述技术方案的优选，球墨铸铁工件按重量百分数计包括如下组分：C：3.7，Si：2.1，Mn：0.35，Cu：0.8，S：0.02，P：0.02，Mg：0.05，Ce：0.025，余量为Fe和不可避免的杂质。
作为上述技术方案的优选，球墨铸铁工件按重量百分数计包括如下组分：C：3.60，Si：2.17，Mn：0.29，Cu：0.50，S：0.012，P：0.02，Mg：0.034，Ce：0.036，余量为Fe和不可避免的杂质。
作为上述技术方案的优选，球墨铸铁工件壁厚≤30mm。
作为上述技术方案的优选，将球墨铸铁工件从室温预热至780～800℃的时间为40～60min。
第二方面，本发明提供一种上述等温淬火球墨铸铁材料的制备方法制得的等温淬火球墨铸铁材料。
第三方面，本发明提供上述等温淬火球墨铸铁材料在汽车工件制造领域的应用。
本发明具有以下优点和有益效果：
本发明提供的等温淬火球墨铸铁材料，按重量百分数计包括如下组分：C：3.6～3.7，Si：2.1～2.2，Mn：0.25～0.35，Cu：0.5～0.8，S<0.02，P<0.04，Mg：0.025～0.05，Ce：0.025～0.05，余量为Fe和不可避免的杂质。相比现有技术，本发明合金元素加入量较少，减少元素的微观偏析，提高基体组织均匀性，又减少贵重合金用量，降低成本。本发明制得的等温淬火球墨铸铁材料强度和韧性均较高，能够有效地降低工件应力变形，达到国标的QTD1050-8水平。
具体实施方式
本发明制备等温淬火球铁材料时对铸造和热处理两方面有较为严格的要求。在铸造方面，要求有较高的球化率、合理的化学成分和金相组织，在热处理方面，要严格控制奥氏体化、等温淬火的温度和保温时间。
本发明用于等温淬火球铁材料的球墨铸铁试件可以通过已知方法制备，例如通过混合和熔化废钢、废料和多种辅助材料等原料来制备具有所需组成的铁水，并且向铁水中加入预定量的球化剂(例如Fe-Si-Mg合金、钇基重稀土复合球化剂)，浇注成所需形状的球墨铸铁试件。球墨铸铁试件需控制化学成分，各组分的重量百分数如下：C 3.75～3.9、Si2.3～2.4、Mn 0.2～0.3、Ni 0.6～0.8、Mo 0.3～0.4、Cu 0.6～0.8、P≤0.03％、S≤0.02、Mg0.025～0.05、稀土元素Re 0.025～0.05，余量为铁。
熔化：
可以将废钢、硅铁、生铁和多种辅助材料混合后在中频感应炉中加热至1350℃左右熔化成铁水，扒渣后加入所需合金。
孕育：
孕育优选地采用包内冲入法孕育。可以使用通常的Fe-Si合金作为孕育剂。孕育可以通过已知方法进行，诸如(a)包内孕育，(b)随流孕育，(c)型内孕育。孕育(b)和(c)可以称为“二次孕育”，其在初次孕育之后进行。
球墨铸铁试件的铸造方法：
可以通过已知方法如重力铸造等来制备本发明的球墨铸铁试件。铸模可以是湿砂模、壳模、自硬模或其他广泛使用的由砂粒构成的透气性铸模。浇注温度为1400～1480℃。
球墨铸铁试件的热处理方法：
将浇注成型的球墨铸铁试件进行奥氏体化处理，奥氏体化处理后的球墨铸铁试件使用盐浴快速冷却到了马氏体开始转变温度以上进行等温淬火，使珠光体转变为细针状铁素体和富碳奥氏体；等温淬火后，将球铁铸件试件在空气中自然冷却，即得高强度高韧性等温淬火球铁材料。优选地，在奥氏体化之前，炉气碳势可稍低，但要保证炉气碳势高于球墨铸铁工件；奥氏体化处理过程中，提高炉气碳势，并保持足够的时间。
第一方面，本发明提供一种等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、铸造包括如下重量百分数组分的球墨铸铁工件：C：3.6～3.7，Si：2.1～2.2，Mn：0.25～0.35，Cu：0.5～0.8，S<0.02，P<0.04，Mg：0.025～0.05，Ce：0.025～0.05，余量为Fe和不可避免的杂质；
S2、将所得球墨铸铁工件置于气体渗碳炉中，控制炉气碳势为0.6～0.7，将炉温升温至760～780℃，并保温10～12min；将炉气碳势升至0.8～0.9，然后将炉温升温至奥氏体化温度并保温；
S3、立即对球墨铸铁工件进行等温淬火处理，得到等温淬火球墨铸铁材料。
由于步骤S2的热处理会使球墨铸铁工件表面的石墨减少，形成脱碳层，脱碳层出现组织不均匀，影响球墨铸铁工件疲劳强度。本发明控制气体渗碳炉中保护气体的碳势以防止出现脱碳层，将炉温由室温升温至760～780℃时，碳势可稍低；在奥氏体化温度保温阶段，温度更高，铸件表面脱碳更严重，所以碳势要更高。
相比现有技术，该等温淬火球墨铸铁材料的制备方法工艺简单、耗时短，大大提高了生产效率，且使用了较少的合金元素，减少了元素的微观偏析，提高基体组织均匀性，又减少了贵重合金用量，降低了成本。
作为上述技术方案的优选，奥氏体化温度为880℃～900℃，在奥氏体化温度保温的时间为90～100min。奥氏体化温度较低时，合金元素和碳原子的扩散能力较差，碳化物不能完全溶解，奥氏体中碳的固溶度较低，基体的淬透性较差，同时由于从高温炉到盐浴炉时的过冷度较小，造成在等温淬火阶段转变较慢，最终组织为大块的板条或块状基体组织，强度较低；奥氏体化温度较高，晶粒长大对抗拉强度产生的一定的副作用，导致抗拉强度的降低，同时增加热处理成本，降低热处理效率。
作为上述技术方案的优选，立即对球墨铸铁工件进行等温淬火处理的方式为：将球墨铸铁工件放入370～390℃的盐浴中等温淬火90～100min。等温淬火温度高于390℃时，抗拉强度不足；等温淬火温度低于370℃时，延伸率较低。
在上述技术方案的基础上，球墨铸铁工件通过采用常规熔炼方法铸造而成，浇注温度控制为1420～1460℃。
作为上述技术方案的优选，将球墨铸铁工件从室温预热至780～800℃的时间为40～50min，避免了升温过快，导致工件内外温度不均匀，从而产生热应力的问题。
作为上述技术方案的优选，将球墨铸铁工件从780～800℃加热至900℃～1000℃的时间为40～50min。
作为上述技术方案的优选，盐浴采用的淬火剂为50％～55％KNO3+45％～50％NaNO2。
第二方面，本发明提供一种等温淬火球墨铸铁材料，该等温淬火球墨铸铁材料强度和韧性均较高，能够有效地降低工件应力变形，达到国标的QTD1050-8水平。
作为上述技术方案的优选，本发明提供的等温淬火球墨铸铁材料按重量百分数计包括如下组分：C：3.67，Si：2.2，Mn：0.25，Cu：0.63，S：0.02，P：0.04，Mg：0.025，Ce：0.05，余量为Fe和不可避免的杂质。该组成的等温淬火球墨铸铁材料结合相应的制备工艺，能制备出抗拉强度为1150MPa、延伸率为11％的工件。
作为上述技术方案的优选，本发明提供的等温淬火球墨铸铁材料按重量百分数计包括如下组分：C：3.7，Si：2.1，Mn：0.35，Cu：0.8，S：0.02，P：0.02，Mg：0.05，Ce：0.025，余量为Fe和不可避免的杂质。该组成的等温淬火球墨铸铁材料结合相应的制备工艺，能制备出抗拉强度为1080MPa、延伸率为12％的工件。
作为上述技术方案的优选，本发明提供的等温淬火球墨铸铁材料按重量百分数计包括如下组分：C：3.60，Si：2.17，Mn：0.29，Cu：0.50，S：0.012，P：0.02，Mg：0.034，Ce：0.036，余量为Fe和不可避免的杂质。该组成的等温淬火球墨铸铁材料结合相应的制备工艺，能制备出抗拉强度为1150MPa、延伸率为10％的工件。
第三方面，本发明提供上述等温淬火球墨铸铁材料在汽车工件制造领域的应用。由该等温淬火球墨铸铁材料制备的汽车工件抗拉强度和延伸率均较高，韧性好，可用于制备汽车底盘用铸件，如轮毂，板簧支架，平衡轴大支架。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供的一种等温淬火球墨铸铁材料，按重量百分数计包括如下组分：C：3.67，Si：2.2，Mn：0.25，Cu：0.63，S：0.02，P：0.04，Mg：0.025，Ce：0.05，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供一种上述等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤：
1.采用常规的熔炼方法，将所需原材料在感应炉中熔化成铁水；铁水采用包内冲入法孕育，控制温度为1420℃进行浇注，冷却后得到球墨铸铁工件；
2.将球墨铸铁工件置于气体渗碳炉中，由室温升温至800℃，随之在800℃保温10min；由室温升温至800℃的时间为40min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.6；
3.将球墨铸铁工件由800℃升温至900℃，随之在900℃保温100min；由800℃升温至900℃的时间为50min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.9；
4.将球墨铸铁工件放入55％KNO3+45％NaNO2盐浴槽中进行等温淬火，等温淬火温度为370℃，淬火时间为100min，取出后空冷至室温，得到等温淬火球墨铸铁材料。
本实施例制备的等温淬火球墨铸铁材料，其抗拉强度为1150MPa，延伸率为9％。
实施例2
本实施例提供的一种等温淬火球墨铸铁材料，按重量百分数计包括如下组分：C：3.7，Si：2.1，Mn：0.35，Cu：0.8，S：0.02，P：0.02，Mg：0.05，Ce：0.025，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供一种上述等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤：
1.采用常规的熔炼方法，将所需原材料在感应炉中熔化成铁水；铁水采用包内冲入法孕育，控制温度为1440℃进行浇注，冷却后得到球墨铸铁工件；
2.将球墨铸铁工件置于气体渗碳炉中，由室温升温至780℃，随之在780℃保温12min；由室温升温至780℃的时间为60min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.7；
3.将球墨铸铁工件由780℃升温至880℃，随之在880℃保温90min；由780℃升温至880℃的时间为40min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.8；
4.将球墨铸铁工件放入50％KNO3+50％NaNO2盐浴槽中进行等温淬火，等温淬火温度为390℃，淬火时间为90min，取出后空冷至室温，得到等温淬火球墨铸铁材料。
本实施例制备的等温淬火球墨铸铁材料，其抗拉强度为1088MPa，延伸率为10％。
实施例3
本实施例提供的一种等温淬火球墨铸铁材料，按重量百分数计包括如下组分：C：3.60，Si：2.17，Mn：0.29，Cu：0.50，S：0.012，P：0.02，Mg：0.034，Ce：0.036，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供一种上述等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤：
1.采用常规的熔炼方法，将所需原材料在感应炉中熔化成铁水；铁水采用包内冲入法孕育，控制温度为1460℃进行浇注，冷却后得到球墨铸铁工件；
2.将球墨铸铁工件置于气体渗碳炉中，由室温升温至790℃，随之在790℃保温16min；由室温升温至790℃的时间为50min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.6；
3.将球墨铸铁工件由790℃升温至890℃，随之在890℃保温96min；由790℃升温至890℃的时间为50min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.9；
4.将球墨铸铁工件放入55％KNO3+45％NaNO2盐浴槽中进行等温淬火，等温淬火温度为380℃，淬火时间为92min，取出后空冷至室温，得到等温淬火球墨铸铁材料。
本实施例制备的等温淬火球墨铸铁材料，其抗拉强度为1122MPa，延伸率为8％。
对比例1
本对比例提供的一种等温淬火球墨铸铁材料，按重量百分数计包括如下组分：C：3.65，Si：2.12，Mn：0.32，Cu：0.24，S：0.01，P：0.02，Mg：0.033，Ce：0.036，余量为Fe和不可避免的杂质。
本对比例提供一种上述等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤：
1.采用常规的熔炼方法，将所需原材料在感应炉中熔化成铁水；铁水采用包内冲入法孕育，控制温度为1460℃进行浇注，冷却后得到球墨铸铁工件；
2.将球墨铸铁工件置于气体渗碳炉中，由室温升温至800℃，随之在800℃保温10min；由室温升温至800℃的时间为50min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.6；
3.将球墨铸铁工件由800℃升温至900℃，随之在900℃保温100min；由800℃升温至900℃的时间为50min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.9；
4.将球墨铸铁工件放入55％KNO3+45％NaNO2盐浴槽中进行等温淬火，等温淬火温度为370℃，淬火时间为100min，取出后空冷至室温，得到等温淬火球墨铸铁材料。
本对比例制备的等温淬火球墨铸铁材料，其抗拉强度为966MPa，延伸率为7％。
对比例2
本对比例提供的一种等温淬火球墨铸铁材料，按重量百分数计包括如下组分：C：3.66，Si：2.17，Mn：0.31，Cu：1.08，S：0.02，P：0.03，Mg：0.042，Ce：0.031，余量为Fe和不可避免的杂质。
本对比例提供一种上述等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤：
1.采用常规的熔炼方法，将所需原材料在感应炉中熔化成铁水；铁水采用包内冲入法孕育，控制温度为1460℃进行浇注，冷却后得到球墨铸铁工件；
2.将球墨铸铁工件置于气体渗碳炉中，由室温升温至800℃，随之在800℃保温10min；由室温升温至800℃的时间为50min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.6；
3.将球墨铸铁工件由800℃升温至900℃，随之在900℃保温100min；由800℃升温至900℃的时间为50min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.9；
4.将球墨铸铁工件放入55％KNO3+45％NaNO2盐浴槽中进行等温淬火，等温淬火温度为370℃，淬火时间为100min，取出后空冷至室温，得到等温淬火球墨铸铁材料。
本对比例制备的等温淬火球墨铸铁材料，其抗拉强度1147MPa，延伸率9％。
对比例3
本对比例提供的一种等温淬火球墨铸铁材料，按重量百分数计包括如下组分：C：3.64，Si：2.12，Mn：0.33，Cu：0.78，S：0.01，P：0.02，Mg：0.048，Ce：0.035，余量为Fe和不可避免的杂质。
本对比例提供一种上述等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤：
1.采用常规的熔炼方法，将所需原材料在感应炉中熔化成铁水；铁水采用包内冲入法孕育，控制温度为1460℃进行浇注，冷却后得到球墨铸铁工件；
2.将球墨铸铁工件置于气体渗碳炉中，由室温升温至780℃，随之在780℃保温6min；由室温升温至780℃的时间为50min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.6；
3.将球墨铸铁工件由780℃升温至800℃，随之在800℃保温90min；由780℃升温至800℃的时间为35min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.9；
4.将球墨铸铁工件放入55％KNO3+45％NaNO2盐浴槽中进行等温淬火，等温淬火温度为360℃，淬火时间为85min，取出后空冷至室温，得到等温淬火球墨铸铁材料。
本对比例制备的等温淬火球墨铸铁材料，其抗拉强度922MPa，延伸率5％。
对比例4
本对比例提供的一种等温淬火球墨铸铁材料，按重量百分数计包括如下组分：C：3.68，Si：2.16，Mn：0.29，Cu：0.62，S：0.02，P：0.03，Mg：0.038，Ce：0.046，余量为Fe和不可避免的杂质。
本对比例提供一种上述等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤：
1.采用常规的熔炼方法，将所需原材料在感应炉中熔化成铁水；铁水采用包内冲入法孕育，控制温度为1460℃进行浇注，冷却后得到球墨铸铁工件；
2.将球墨铸铁工件置于气体渗碳炉中，由室温升温至780℃，随之在780℃保温6min；由室温升温至780℃的时间为50min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.6；
3.将球墨铸铁工件由780℃升温至990℃，随之在990℃保温90min；由780℃升温至990℃的时间为65min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.9；
4.将球墨铸铁工件放入55％KNO3+45％NaNO2盐浴槽中进行等温淬火，等温淬火温度为360℃，淬火时间为85min，取出后空冷至室温，得到等温淬火球墨铸铁材料。
本对比例制备的等温淬火球墨铸铁材料，其抗拉强度978MPa，延伸率6％。
对比例5
与实施例1不同的是，本对比例提供等温淬火球墨铸铁材料的制备方法等温淬火温度为410℃。
本对比例提供的一种等温淬火球墨铸铁材料，按重量百分数计包括如下组分：C：3.67，Si：2.2，Mn：0.25，Cu：0.63，S：0.02，P：0.04，Mg：0.025，Ce：0.05，余量为Fe和不可避免的杂质。
本对比例提供一种上述等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤：
1.采用常规的熔炼方法，将所需原材料在感应炉中熔化成铁水；铁水采用包内冲入法孕育，控制温度为1420℃进行浇注，冷却后得到球墨铸铁工件；
2.将球墨铸铁工件置于气体渗碳炉中，由室温升温至800℃，随之在800℃保温10min；由室温升温至800℃的时间为40min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.6；
3.将球墨铸铁工件由800℃升温至900℃，随之在900℃保温100min；由800℃升温至900℃的时间为50min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.9；
4.将球墨铸铁工件放入55％KNO3+45％NaNO2盐浴槽中进行等温淬火，等温淬火温度为410℃，淬火时间为100min，取出后空冷至室温，得到等温淬火球墨铸铁材料。
本对比例制备的等温淬火球墨铸铁材料，其抗拉强度为878MPa，延伸率为11％。
对比例6
与实施例1不同的是，本对比例提供等温淬火球墨铸铁材料的制备方法等温淬火温度为320℃。
本对比例提供的一种等温淬火球墨铸铁材料，按重量百分数计包括如下组分：C：3.67，Si：2.2，Mn：0.25，Cu：0.63，S：0.02，P：0.04，Mg：0.025，Ce：0.05，余量为Fe和不可避免的杂质。
本对比例提供一种上述等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤：
1.采用常规的熔炼方法，将所需原材料在感应炉中熔化成铁水；铁水采用包内冲入法孕育，控制温度为1420℃进行浇注，冷却后得到球墨铸铁工件；
2.将球墨铸铁工件置于气体渗碳炉中，由室温升温至800℃，随之在800℃保温10min；由室温升温至800℃的时间为40min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.6；
3.将球墨铸铁工件由800℃升温至900℃，随之在900℃保温100min；由800℃升温至900℃的时间为50min，升温和保温过程中维持炉气碳势为0.9；
4.将球墨铸铁工件放入55％KNO3+45％NaNO2盐浴槽中进行等温淬火，等温淬火温度为320℃，淬火时间为100min，取出后空冷至室温，得到等温淬火球墨铸铁材料。
本对比例制备的等温淬火球墨铸铁材料，其抗拉强度为1278MPa，延伸率为5％。
表1各实施例和对比例中等温淬火球墨铸铁材料的化学组成
Figure BDA0003141712650000181
Figure BDA0003141712650000191
表2各实施例和对比例的工艺条件和产品性能
Figure BDA0003141712650000192
Figure BDA0003141712650000201
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、铸造包括如下重量百分数组分的球墨铸铁工件：C：3.6～3.7，Si：2.1～2.2，Mn：0.25～0.35，Cu：0.5～0.8，S<0.02，P<0.04，Mg：0.025～0.05，Ce：0.025～0.05，余量为Fe和不可避免的杂质；
S2、将所得球墨铸铁工件置于气体渗碳炉中，控制炉气碳势为0.6～0.7，将炉温升温至760～780℃，并保温10～12min；将炉气碳势升至0.8～0.9，然后将炉温升温至奥氏体化温度并保温；
S3、立即对球墨铸铁工件进行等温淬火处理，得到等温淬火球铁材料。
2.根据权利要求1所述的等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：奥氏体化温度为880℃～900℃，在奥氏体化温度保温的时间为90～100min。
3.根据权利要求1所述的等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：所述立即对球墨铸铁工件进行等温淬火处理的方式为：将球墨铸铁工件放入370～390℃的盐浴中等温淬火90～100min。
4.根据权利要求1所述的等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：所述球墨铸铁工件按重量百分数计包括如下组分：C：3.67，Si：2.2，Mn：0.25，Cu：0.63，S：0.02，P：0.04，Mg：0.025，Ce：0.05，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：所述球墨铸铁工件按重量百分数计包括如下组分：C：3.7，Si：2.1，Mn：0.35，Cu：0.8，S：0.02，P：0.02，Mg：0.05，Ce：0.025，余量为Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：所述球墨铸铁工件按重量百分数计包括如下组分：C：3.60，Si：2.17，Mn：0.29，Cu：0.50，S：0.012，P：0.02，Mg：0.034，Ce：0.036，余量为Fe和不可避免的杂质。
7.根据权利要求1所述的等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：所述球墨铸铁工件壁厚≤30mm。
8.根据权利要求1所述的等温淬火球墨铸铁材料的制备方法，其特征在于：将球墨铸铁工件从室温预热至780～800℃的时间为40～60min。
9.权利要求1～8任一项所述的等温淬火球墨铸铁材料的制备方法制得的等温淬火球墨铸铁材料。
10.权利要求9所述的等温淬火球墨铸铁材料在汽车工件制造领域的应用。
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