[发明专利]一种高强度高韧性的球墨铸铁材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及球墨铸铁材料领域，具体是一种高强度高韧性的球墨铸铁材料及其制备方法。

背景技术

球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。随着时代的发展，科学技术越来越先进，对一些基础行业和材料也逐步提出了新的更高的要求，例如轨道交通业、风电行业都对球墨铸铁的性能提出了更高的要求。现有的球墨铸铁的性能已逐渐无法满足日益提高的市场需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度高韧性的球墨铸铁材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高强度高韧性的球墨铸铁材料，按照重量百分比的原料组成如下：C2.95-3.12%、Si1.8-2.2%、Mn0.6-0.9%、P≤0.05%、S≤0.03%、Cr0.9-1.3%、Mo1.5-2.0%、Mg0.15-0.21%、Ce0.02-0.04%、Ni3.2-3.6%、Sn0.06-0.10%、Nb0.04-0.06%，余量为Fe。

作为本发明进一步的方案：按照重量百分比的原料组成如下：C2.98-3.10%、Si1.9-2.1%、Mn0.7-0.8%、P≤0.04%、S≤0.02%、Cr0.95-1.2%、Mo1.7-1.9%、Mg0.16-0.19%、Ce0.03-0.04%、Ni3.3-3.5%、Sn0.07-0.08%、Nb0.05-0.06%，余量为Fe。

作为本发明再进一步的方案：按照重量百分比的原料组成如下：C3.05%、Si1.98%、Mn0.75%、P0.02%、S0.01%、Cr1.1%、Mo1.8%、Mg0.17%、Ce0.04%、Ni3.4%、Sn0.07%、Nb0.06%、Fe87.55%。

所述高强度高韧性的球墨铸铁材料的制备方法，步骤如下：

1）按照配比称取各原料，加热熔融后获得铁液，铁液的出炉温度为1520-1530℃；

2）以包内冲入法加入铁液质量1.2-1.4%的镍镁合金球化剂，对铁液进行球化处理，球化温度为1410-1430℃；

3）以随流孕育的方式加入铁液质量0.2-0.3%的硅铁孕育剂，对铁液进行孕育化处理；

4）球化、孕育处理完毕后，扒渣2-3次，保证铁液温度在1370-1390℃浇铸完毕，铸件保温10-15小时后开箱清理打磨；

5）将打磨后的铸件升温至960-980℃，保温2-3h，进行退火处理，然后出炉空冷至200℃以下，再升温至650-700℃进行回火处理，保温1-2h，出炉空冷至室温，获得高强度高韧性的球墨铸铁材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明制备的球墨铸铁材料抗拉强度为483-520Mpa，屈服强度为325-358Mpa，伸长率为14.6-16.8%，表面硬度为167-175HBW，力学性能表现优异，能够满足市场对于球墨铸铁材料日益提高的性能需求。本发明制备方法工艺简单、容易实现，有利于大范围推广。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种高强度高韧性的球墨铸铁材料，按照重量百分比的原料组成如下：C2.95%、Si1.8%、Mn0.6%、P0.01%、S0.01%、Cr0.9%、Mo1.5%、Mg0.15%、Ce0.02%、Ni3.2%、Sn0.06%、Nb0.04%、Fe88.76%。

本实施例中所述高强度高韧性的球墨铸铁材料的制备方法，步骤如下：

1）按照配比称取各原料，加热熔融后获得铁液，铁液的出炉温度为1520℃；

2）以包内冲入法加入铁液质量1.2%的镍镁合金球化剂，对铁液进行球化处理，球化温度为1410℃；

3）以随流孕育的方式加入铁液质量0.2%的硅铁孕育剂，对铁液进行孕育化处理；

4）球化、孕育处理完毕后，扒渣2次，保证铁液温度在1370℃浇铸完毕，铸件保温10小时后开箱清理打磨；

5）将打磨后的铸件升温至960℃，保温2h，进行退火处理，然后出炉空冷至180℃，再升温至650℃进行回火处理，保温1h，出炉空冷至室温，获得高强度高韧性的球墨铸铁材料。