[发明专利]一种铸态高珠光体量高蠕化率蠕墨铸铁及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铸态高珠光体量高蠕化率蠕墨铸铁及其制备方法。是由重量百分比为C：3.5～3.8%，Si：2.2～2.4%，Mn：0.8～1%，Cu：0.2～0.4%，Mo：0～0.4%，Sn：0.08～0.1%，Cr：0.2～0.4%，Ni：0.2～0.5%，Nb：0.05～0.1%，S、P≤0.06%，余量为铁和原材料引入的杂质组成。本发明通过Mg‑RE蠕化方法控制，获得了高蠕化率（90～98%）的蠕墨铸铁；同时通过多种合金元素微量调控，可稳定获得高珠光体量（90%～100%）的蠕墨铸铁；其抗拉强度≥500MPa，延伸率≥1.5%，布氏硬度在230～260HBW，珠光体的显微硬度在300～320HV。本发明具有在服役工况极其恶劣的工作中良好的机械性能、耐热疲劳性能、抗热裂性和耐磨性优异的特点，控制方法过程简单，可稳定生产综合性能优异的铸件，适于工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及铸态高珠光体量高蠕化率蠕墨铸铁的制备方法。

背景技术

重型载货汽车的制动鼓、高负荷内燃机缸体和气缸套等部件在服役过程中承受着强摩擦、高热负荷以及巨大的温度梯度，其服役工况极其恶劣，对这类部件材料的强度、耐磨性、耐热性和抗热疲劳性提出了更高的要求。目前一种综合性能优良的材料—蠕墨铸铁得到了较为广泛的研究应用，尤其是高珠光体量高蠕化率的蠕墨铸铁，具有良好的铸造性能、致密性的同时兼有更好的力学性能、耐热性和耐磨性。

但是，一般铸态的蠕墨铸铁由于其特殊的凝固特性，蠕墨铸铁蠕虫状石墨特征、碳及合金元素的偏析分布和冷却速度的影响，很难得到蠕化率稳定控制且珠光体含量很高的蠕墨铸铁。制备过程中很多因素影响蠕墨铸铁蠕化率的高低，包括凝固过程中熔体的化学成分（加入合金元素种类含量）、蠕化孕育处理工艺方法、浇铸过程中时间、温度、冷却速率等。铸态的蠕墨铸铁基体以铁素体为主，硬度低，强度、耐磨性、抗变形能力不足；为了得到更高的珠光体含量，往往通过热处理或者添加一两种合金获得，但这种珠光体的稳定性差，长期服役在热机械负荷的工况过程中，珠光体易分解导致材料的整体性能降低，近而导致部件失效。相关研究指出，单一添加某种高含量的合金元素（Cu、Mo、Sn、Cr等）很难得到全珠光体基体，且组织稳定性较差；为了得到高珠光体组织，多种合金微量添加是十分必要的强化手段。

为了得到一种综合性能优良，尤其是力学性能、耐热性、耐磨性和抗热疲劳性优异的蠕墨铸铁。如何通过成分优化设计、蠕化工艺方法调控，多种合金元素优选添加来获得，选择稳定的蠕化工艺方法和多种合金元素微量添加是制备高珠光体量高蠕化率的蠕墨铸铁一种有效且可行的方法。在公开号为CN 105755360A的专利申请中给出了“一种高珠光体蠕化稳定的蠕墨铸铁制备工艺”，它所制备的材料蠕化率、珠光体含量均大于80%，但90%以上则达不到，尤其是全珠光体基体。

发明内容

本发明的目的是要提供一种铸态高珠光体量高蠕化率蠕墨铸铁的制备方法，以克服现有重型载货汽车的制动鼓、高负荷内燃机缸体和气缸套等部件在服役过程中由于耐热性、耐热疲劳性和耐磨性、抗变形能力不足而损坏失效的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种铸态高珠光体量高蠕化率蠕墨铸铁及其制备方法，包括下述步骤：

一、备料熔炼：按重量配比备料，然后将生铁、废钢在中频感应电炉中熔化，再依次加入所需纯紫铜、锰铁、钼铁、铬铁、高纯电解镍、纯铌和补Si用75SiFe，炉前检验铁水的C3.5%～3.8%、S、P≤0.06%，铁水总质量控制在200～300Kg；