[发明专利]一种高强度高延展性的球墨铸铁的制造方法及其产品和应用

说明书

本发明提供了一种高强度高延展性的球墨铸铁的制造方法，包括以下工艺步骤：(1)熔炼步骤，其中加入了铣铁、废钢、回炉料进行熔炼；(2)调质步骤；(3)浇注步骤；(4)铁水出炉步骤；其特征在于，所述步骤(1)中还加入了预处理剂进行混合熔炼，所述步骤(3)还包括向浇注桶中加入了速熔增碳剂。优选地，所述步骤(1)包括在熔解炉中加入步骤(1)中所得铁水的质量0.5％的预处理剂，所述步骤(3)包括向浇注桶中加入步骤(3)中所得铁水的质量0.4％‑0.8％的速熔增碳剂。此制造工艺有效可行、经济实用，具有很好的应用前景与市场潜力。本发明还提供了一种使用上述方法制备所得到的球墨铸铁，其抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥450MPa，延伸率≥6％；以及该球墨铸铁在车轮支架制造上的应用。

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁的制造方法，特别是涉及一种高强度高延展性的球墨铸铁的制造方法及其产品和应用。

背景技术

在我国球墨铸铁的国家标准中，现有产品材料牌号QT700-2适于对强度要求较高的零部件，如柴油机和汽油机的曲轴、凸轮轴、部分磨床、铣床、车床的主轴、球磨机齿轴、小型水轮机主轴等，而其所要求的抗拉强度达到700MPa以上，屈服强度达到420MPa以上，延伸率达到2％以上。在现实生产需求中，亟需一种有效的高强度高研展性的球墨铸铁的制造工艺。

从本领域技术人员所熟知的球墨铸铁牌号表中可以看出，铸态下抗拉强度及屈服强度越高时，相应的延伸率变低，这两者之间是成反比关系。现有技术中，通常采用增加Mn、Sn、Cr的用量的方法来提升珠光体含量，从而得到较高的抗拉强度及屈服强度，然而所得到的球墨铸铁的延伸率会相应降低，因此不能得到高强度高研展性的球墨铸铁。反之，现有技术中，当采用减少Mn、Sn、Cr的用量的方法来降低珠光体含量时，可得到较高的延伸率，却会导致球墨铸铁的抗拉强度及屈服强度变低，同样不能得到高强度高研展性的球墨铸铁。

中国发明专利CN102912065A公开了一种球墨铸铁的生产方法，包括配料加料、熔化冶炼、球化、浇铸和开箱工序；所加原料为Q10生铁、回炉料、废钢，其重量比为55～65：30～40：2～8；所加球化剂与铁水重量比为1.1～1.5：100，球化剂中镁含量为6～6.4℅、硅含量为40～44℅，稀土含量为1.1～1.5℅；开箱时间≥1小时。该发明的球化铸铁，无需采用热处理工艺，材料铸件塑性、韧性得到显著提高，延伸率得到大幅度提升，经检测，本发明所加工生产的球墨铸铁的球化率≥80℅，材料硬度为HB180～290，抗拉强度≥600MPa，延伸率≥8％。然而，依照该发明所制造的球墨铸铁只达到了QT600-3级别的国家标准，特别是其抗拉强度不能维持处于700MPa以上。

中国发明专利CN103614612A公开了一种高强度高弹性模量低应力铸态球墨铸铁，它是由以下质量分数的成分组成：C：3.7～3.9％；Si：2.0～2.2％；CE：4.50～4.65％；Mn：0.5～0.6％；P≤0.03％；S≤0.02％；Mg：0.03～0.06％；RE：0.01～0.02％；Cu：0.5～0.7％；Sn：0.05～0.06％。该发明制造方法的特色是“高温纯净的基铁铁液+复合合金化+精确加入”，得到球墨铸铁的显微组织为：珠光体含量≥95％，球化率≥90％，单位面积球墨数目为200～380个/mm²，屈服强度400MPa以上，抗拉强度700MPa以上，弹性模量170GPa以上，硬度HB190～250，延伸率3％以上，铸造内应力≤50MPa。不过，由于该制造工艺中采用了昂贵的稀土金属，并且工艺复杂，因此该制造工艺并不经济实用。