[发明专利]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%～3.85%，Si 1.7%～2.1%，Mn＜0.2%，P＜0.035%，S 0.003%～0.012%，Cu 0.08%～0.25%，Ni 0.8%～1.15%，Re 0.01%～0.03%，Mg 0.025%～0.045%，余量为铁和不可避免的杂质。本发明获得了性能高于QT500‑7的超低温球墨铸铁，高强、高韧、具有良好的超低温性能（‑60℃冲击功AKV均值≥4J），各项性能指标完全符合中国铁路总公司的TJ/JW 065‑2015《交流传动机车球墨铸铁齿轮箱暂行技术条件》的最新规定。

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁，具体涉及一种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可达到-40℃以下。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。

关于低温高韧球磨铸铁，中国专利文献CN 102534090B（申请号 201210033857.4）公开了一种-60℃低温冲击球墨铸铁的制备方法，该球墨铸铁中的碳含量为3.5％～3.7％，硅含量为1.9％～2.2％，锰含量小于0.20％，磷的含量低于0.04％，镍含量为0.3％～0.5％。制备时将70份球墨生铁Q10、10份低锰废钢和20份的回炉料混合后升温到1510℃～1530℃熔化，然后加入球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量0.3%～0.5%的镍板熔炼，得到铁液；将球化剂放入球化包底一侧，并且将孕育剂覆盖在球化剂上面，然后采用冲入法将铁液进行球化、孕育处理；向经过步骤二处理的铁液中加入脱硫剂，然后搅拌、扒渣，再静止1分钟；铁液温度为1370℃～1400℃时，开始浇铸，浇铸同时随流加入粒度为0.10mm～0.15mm的硅钡孕育剂，得到试样；将试样在920℃～940℃保温3小时，随炉冷却到720℃～740℃保温2小时，然后随炉冷却到600℃出炉，即得-60℃低温冲击球墨铸铁。

中国专利文献CN 103436772B（申请号 201310401571.1）公开了一种-60℃低温韧性铁素体球墨铸铁及其制备方法，所述的球墨铸铁组分及质量百分含量为，C:3.60～3.80％、Si:1.80～2.10％、Mn＜0.08％、P＜0.025％、S＜0.01％、Ti＜0.02％、Ni：0.30～0.70％、Mg残：0.03～0.05％、Re残＜0.01％，余量为Fe。制备方法步骤如下：配料；将配料依次进行熔炼、球化处理和孕育处理；浇注；浇注后的铸铁进行退火热处理，热处理工艺是在880℃保温2～3h，随炉冷却至720℃保温2～3h。