[发明专利]-40℃低温高强高韧球墨铸铁及其制备方法和铁路机车零部件

说明书

本发明公开了一种‑40℃低温高强高韧球墨铸铁及其制备方法和铁路机车零部件，所述球墨铸铁的化学成分及其重量百分比为：C 3.6%～3.9%，Si 1.9%～2.1%，Mn＜0.2%，P＜0.03%，S 0.003%～0.012%，Cu 0.35%～0.5%，Ni 1.1%～1.5%，Re≤0.03%，Mg 0.025%～0.05%，余量为铁和不可避免的杂质。本发明的球墨铸铁材料的组成，达到了高强、高韧与低温冲击韧性在球墨铸铁上的有机融合，可以满足更高使用要求，具有技术的前瞻性。本发明的球墨铸铁满足了轨道交通用关键零部件材料需求。

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁，具体涉及一种-40℃低温高强高韧球墨铸铁及其制备方法，以及主要应用该球磨铸铁制备的铁路机车零部件。

背景技术

近年来我国轨道交通业快速发展，电力机车运行的地域愈加辽阔，纬度跨度很大；行至的高寒地区冬季的温度低至-40℃。基于机车运行速度及安全上的考虑，对电力机车用球墨铸铁齿轮箱等铸件的低温冲击韧性的要求也越来越高。中国铁路总公司的TJ/JW 065-2015《交流传动机车球墨铸铁齿轮箱暂行技术条件》就规定，球墨铸铁齿轮箱不仅要求具备国标GB/T1348-2009规定的QT500-7A的机械性能，而且还要求兼具较高的伸长率和低温冲击韧性，即：伸长率A≥8%，-40℃冲击功AKV均值≥4J、单值≥3J。传统的QT500-7A球墨铸铁材料不能满足这个要求。国标GB/T1348-2009中QT400-18AL材料虽然低温-40℃冲击功AKV均值≥12J，伸长率也较高达18%以上，但其抗拉强度指标距离QT500-7A相差甚远，抗拉强度Rm仅≥380MPa，屈服强度Rp0.2≥240Mpa，且制备时还需要进行高温石墨化退火处理。

关于-40℃低温高韧球磨铸铁，中国专利文献CN 105803300A（申请号201610165143.7） 公开了一种抗零下40℃低温冲击CADI球墨铸铁及其制备方法，该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。据该专利加载，该发明制备的抗零下40℃低温冲击CADI球墨铸铁的屈服强度为750～800MPa，抗拉强度为1050～1150MPa，延伸率为3%～5％，硬度值HRC40～45。虽然该专利的球磨铸铁在温度为-40℃下无缺口冲击值为25J～30J，但其延伸率仅为3%～5％。

中国专利文献CN 104988382A（申请号 201510459235.1）公开了一种具有超低温高冲击韧性的球墨铸铁齿轮箱及其制造方法，其化学成份及质量百分比为：C 3.50％～3.80％,Si 1.7～1.9％,Mn 0.10％～0.15％,P≤0.035％, S≤0.015％,Ni 1.0％～1.3％，余量为Fe和不可避免的杂质。该专利文献记载所述球墨铸铁铸件具有-40℃低温冲击韧性，其附铸试块抗拉强度保持500～510MPa，伸长率达10%～20％的同时冲击值可达到7～9J，各项性能指标完全符合中国铁路总公司的TJ/JW 065-2015《交流传动机车球铁齿轮箱暂行技术 条件》的最新规定。该球墨铸铁的抗拉强度为500～510Mpa，500～510Mpa是球墨铸铁齿轮箱使用要求的下限值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无需进行高温石墨化退火热处理，既缩短工艺流程，降低生产成本又能保证高强度高韧性及超低温冲击性能指标，满足轨道交通用关键零部件材料需求的-40℃低温高强高韧球墨铸铁及其制备方法。

为实现以上目的或者其他目的，本发明提供以下技术方案。