[发明专利]一种抗零下40℃低温冲击CADI球墨铸铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗低温冲击CADI球墨铸铁的制备方法。

背景技术

奥贝氏体球墨铸铁简称ADI球墨铸铁，ADI球墨铸铁主要指热处理后金相组织主要组成是奥氏体和贝氏体的球墨铸铁；而CADI球墨铸铁主要指热处理后金相组织含有碳化物的等温淬火球墨铸铁。它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂、石墨化剂以及一定量的铬铁(或易形成碳化物合金)，以获得呈球状石墨结晶，基体组织中含有一定量的碳化物，并通过硝盐介质等温淬火热处理而获得。具有高强度、高耐磨性、以及很好的冲击韧性等综合性能的球墨铸铁。在磨料磨损条件下，ADI球墨铸铁和铸钢相比，其耐磨性显著高于同样硬度下钢的耐磨性，比如硬度为HRC40左右的ADI球墨铸铁的耐磨性相当于HRC60左右的淬火回火钢。由于CADI球墨铸铁的基体组织中含有一定量的弥散碳化物，所以CADI球墨铸铁比ADI球墨铸铁拥有更加优异的耐磨性能。然而因为CADI球墨铸铁的基体组织中含有一定量的弥散碳化物，即硬脆碳化物相得存在，使得CADI球墨铸铁的韧性较ADI球墨铸铁偏低，其常温下无缺口冲击值a_k范围5-27J，特别是在低温环境下，例如零下40度环境下CADI球墨铸铁无缺口冲击值更是大幅下降，达到2-9J左右，因此也大大限制了CADI球墨铸铁的应用范围和使用安全。CADI球墨铸铁主要应用于矿山工程机械、铁路、农机等方面。

目前CADI球墨铸铁低温冲击功性能国内外一般没有明确要求，要求的都是常温下无缺口冲击功，现实情况是在高寒环境下(低于-20℃)时CADI球墨铸铁低温冲击性能将明显降低，根据国标GB/T1348-2009附录D关于球墨铸铁的冲击韧性曲线可知，球墨铸铁的冲击功值随温度降低而降低，而且降低特别明显，-40℃和20℃的冲击值相比降低60％左右；CADI球墨铸铁低温冲击性能规律与普通球墨铸铁低温冲击性能规律基本相同，现根据我们试验结果可知，HRC40-50硬度值的CADI球墨铸铁常温下20℃的无缺口冲击值为40J，而-40℃时的无缺口冲击功值低于10J。用该种材质生产的矿山工程机械和和曲轴等产品在高寒地区运行时，性能将大大降低，严重影响运行安全。目前已经有国外某些国家对高寒环境下CADI球墨铸铁低温性能有了一些要求，但要求不高，其要求数值远远低于常温下的数值。

发明内容

本发明的目的是要解决现有CADI球墨铸铁在-40℃时无缺口冲击功值低的问题，而提供一种抗零下40℃低温冲击CADI球墨铸铁的制备方法。

一种抗零下40℃低温冲击CADI球墨铸铁中碳质量分数为3.5％～3.7％，硅质量分数为2.70％～2.90％，锰质量分数小于0.20％，铬质量分数为0.6％～0.7％，磷质量分数小于0.035％，铜质量分数为0.8％～1.0％，所述的抗零下40℃低温冲击CADI球墨铸铁在温度为-40℃下无缺口冲击值为25J～30J。

一种抗零下40℃低温冲击CADI球墨铸铁的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、准备原料：按质量份数称取70份球墨生铁Q10、10份低锰废钢、20份回炉料、0.9～1.0份铬铁、0.8～1.0份紫铜板、1.3～1.36份球化剂、0.19～0.23份超细SiC粉体、0.35～0.40份脱硫剂、0.9～1.0份硅铁孕育剂、1.0份低锰碎钢和0.08～0.12份硅钡孕育剂；

二、熔炼：将步骤一称取的70份球墨生铁Q10、10份低锰废钢和20份回炉料加入熔炼炉中，并升温至1510℃～1530℃,在温度为1510℃～1530℃下熔炼至全部熔化，然后加入步骤一称取的0.9～1.0份铬铁，继续在温度为1510℃～1530℃下熔炼至铬铁全部熔化，再加入步骤一称取的0.8～1.0份紫铜板，在温度为1510℃～1530℃下熔炼至紫铜板全部熔化，得到铁液；

三、球化及孕育：将步骤一称取的1.3～1.36份球化剂放入球化包底一侧，然后将步骤一称取的0.19～0.23份超细SiC粉体覆盖在球化剂上面，再将步骤一称取的0.9～1.0份硅铁孕育剂覆盖在超细SiC粉体上面，最后将步骤一称取的1.0份低锰碎钢覆盖在硅铁孕育剂上面，盖上球化包的包盖，采用冲入法将步骤二得到的铁液沿球化包另一侧注入球化包中进行球化、孕育处理，得到球化处理后铁液；

四、除杂：经过步骤三得到的球化处理后铁液中加入步骤一称取的0.35～0.40份脱硫剂，然后搅拌、扒渣，再静置1min～2min，得到待浇铸铁液；