[发明专利]一种球墨铸铁材料、包含其的组合物和风电铸件及风电铸件的制备方法

说明书

本发明公开了一种球墨铸铁材料，以重量百分含量计，其包括：3.70～3.90％的C，1.90～2.10％的Si，≤0.15％的Mn，≤0.030％的P，≤0.015％的S，0.0030～0.0040％的Sb，0.030～0.045％的Mg以及余量的Fe和制备过程中产生的杂质。所述球墨铸铁材料配合稀土镁合金球化剂和孕育剂的球化和孕育处理，制得的球铸铁件可同时符合QT400‑18AL(EN‑GJS‑400‑18‑LT)拉伸性能要求和QT350‑22AL(EN‑GJS‑350‑22‑LT)低温冲击性能要求，适用于5MW大功率风电铸件。本发明还公开了含有所述球墨铸铁材料的球墨铸铁组合物，以及以所述球墨铸铁组合物为原料制备风电铸件的方法。

技术领域

本发明属于铸铁材料技术领域，特别涉及一种球墨铸铁材料、包含其的组合物和风电铸件及风电铸件的制备方法。

背景技术

风电机组服役环境温度范围较广，在-40～40℃范围内，为避免风电机组中的球墨铸铁铸件在低温时易产生脆性断裂，与普通球墨铸铁件相比，球墨铸铁风电铸件的生产有着更高的要求，在原材料选择、化学成分控制、球化处理及孕育处理工艺等方面也具有其独特性与复杂性。按照国家标准GB/T 1348(2009)或欧洲标准EN 1563(2012)，铸件壁厚＞60～200mm时，QT400-18AL(EN-GJS-400-18-LT)材料拉伸性能要求抗拉强度≥360MPa，屈服强度≥220MPa，延伸率≥12％，低温冲击性能要求-20℃低温冲击韧度单个≥7J，三个平均≥10J。

随着风电场的逐步开发，环境恶劣但风能资源丰富的地区(比如超低温-40℃的地区)也要开发为风场，这就要求开发超低温型球墨铸铁零部件，以满足QT400-18AL(EN-GJS-400-18-LT)材料拉伸性能要求的同时还符合QT350-22AL(EN-GJS-350-22-LT)材料的低温冲击性能要求(铸件壁厚＞60～200mm时，-40℃低温冲击韧度单个≥7J，三个平均≥10J)。但是，众所周知，球墨铸铁的抗拉强度与低温冲击韧性是一种相互制约的关系，抗拉强度提高的同时，势必会降低其低温冲击韧性，尤其是-40℃。因此对于球墨铸铁来说，要求抗拉强度≥360MPa，同时要求-40℃低温冲击韧性，是对材质的一种挑战。而且随着风电市场的发展，大功率(3MW及以上)风电铸件的应用已成为一种主流趋势。风机功率的增加，势必带来风电铸件外形尺寸、铸件总量和铸件壁厚的增加。对于球墨铸铁而言，壁厚的增加将导致冷却速度变慢、凝固时间延长，由此带来因球化衰退与孕育衰退而发生石墨畸变，形成各种非球状石墨，同时由于凝固时溶质元素的再分配还会出现严重的元素偏析，造成球铁性能的低下，在技术上提出了极大的挑战。比如通过传统的热处理方法制备大型风电铸件时，因铸件变形、热处理由于设备等问题，工艺不可执行。而加镍(Ni)方法制备时，工艺虽然可行，但是考虑到其价格，生产成本太高。因此急需提出新的技术方案来生产可同时符合QT400-18AL(EN-GJS-400-18-LT)材料的拉伸性能要求和QT350-22AL(EN-GJS-350-22-LT)材料的低温抗冲击性能要求的大功率风电铸件。

发明内容

因此，针对现有技术中大功率风电铸件不能同时符合QT400-18AL(EN-GJS-400-18-LT)材料的拉伸性能要求和QT350-22AL(EN-GJS-350-22-LT)材料的低温冲击性能要求，本发明的第一目的在于提供一种球墨铸铁材料，所述球墨铸铁材料可用于制备抗拉强度≥370MPa，屈服强度≥220MPa，延伸率≥12％同时满足QT350-22AL(EN-GJS-350-22-LT)材料的低温冲击性能要求的大功率风电铸件。

本发明的球墨铸铁材料，以重量百分含量计，其包括：3.70～3.90％的C，1.90～2.10％的Si，≤0.15％的Mn，≤0.030％的P，≤0.015％的S，0.0030～0.0040％的Sb，0.030～0.045％的Mg以及余量的Fe和制备过程中产生的杂质。