[发明专利]一种硅固溶高强度塑性铁素体球墨铸铁、制造方法和铁路机车零部件

说明书

本发明涉及一种硅固溶高强度塑性铁素体球墨铸铁、制造方法和铁路机车零部件，属于冶金技术领域。该球墨铸铁含有C:3.0‑3.2，Si：3.8‑4.1，Mn：<0.2；P：<0.03，S：<0.02，Mg：0.02‑0.03，其余为Fe及其它不可避免的成分；并且4.3%≤C+1/3Si≤4.7%；Mn+P+S+其它不可避免的成分≤0.3。本发明的屈服强度Rp0.2提升了33.4%‑44.7%，延伸率提高100%‑233%，无缺口冲击值提高了25%，促进了石墨化，增加铁素体含量；具有资源和成本上的优势。

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁，尤其是一种硅固溶高强度塑性铁素体球墨铸铁，同时还涉、制造方法和铁路机车零部件，属于冶金技术领域。

背景技术

碳对球墨铸铁铸造性能和球化效果有很大的影响。含碳量高，则析出的石墨球数量多，球径尺寸小，圆整度增加，因此提高含碳量可以减小缩孔体积，减少缩松面积，可使铸件致密。

标准GB/T 1348-2009球墨铸铁件中未规定各牌号球墨铸铁的化学成分，因为其化学成分是可变，取决于诸如炉料、铸件尺寸等生产工艺因素。

表1为满足抗拉强度、伸长率和硬度要求的QT500-7化学成分：

表1化学成分示例质量分数：％

表2所示为QT500-7单铸试样的力学性能要求：

表2

在实际生产中，QT500-7在抗拉强度、硬度满足要求的情况下，其伸长率通常大于7，说明QT500-7在塑性上有一定的提升。标准GB/T1348-2009附录A中规定了球墨铸铁QT500-10，相对于QT500-7具有较好的机械加工性能，基体组织以铁素体为主，珠光体含量不超过5％，渗碳体不超过1％。

欧洲标准EN 1563《球墨铸铁件》2011年修订时，补充了3项“固溶强化铁素体球墨铸铁”牌号，其中QT500成分和性能如下表3：

表3

壁厚或直径为25mm的试块无缺口冲击值为下表4：

表4

目前国内外一些生产厂家研究此种固溶强化铁素体球墨铸铁的方向主要有两个：一是提升QT400之类低牌号球墨铸铁的延伸率，其典型代表为中国专利CN201110053627.X中的一种铸态高韧性铁素体球墨铸铁，其成分中C：3.75～3.85％，Si：1.8～2.2％，Mn：0.08～0.3％、P<0.03％、S<0.015％、RE：0.015～0.035％、Mg：0.04～0.06％，力学性能为：抗拉强度≥375MPa，屈服强度≥240MPa，伸长率22～27％。二是加入Mo、Cu、Ni等元素进行合金化，例如中国专利CN201080009379.2中的一种铁素体球墨铸铁：C：3.1～3.5％，、Si：4.1～4.5％，Mn：0.16～0.8％、Mo：0.15～0.6％，Cr：0.1～1.0％，P：0.03～0.1％、S：0.002～0.03％、Mg：0.02～0.15％。此外，现有中国专利CN201310368533.0公开了一种铁素体球墨铸铁及其生产方法，抗拉强度600～700MPa，延伸率15～20％，硬度150～210HBW，其成分包括：C：3.6～3.9％，Si：3.3～4.15％，Mo：0.1～0.3％，Mn≤0.2％，P≤0.035％，S≤0.02％，Ti≤0.025％。此方法生产的铁素体球墨铸铁性能虽然达标，但Mo、Cu、Ni等合金元素价格昂贵，造成生产成本增加。

硅具有强化铁素体的能力，可以提升铁素体球墨铸铁抗拉强度、屈服强度、延伸率等力学性能，且价格便宜，是理想的添加元素。但随着硅含量的增加，球墨铸铁的低温冲击韧性降低。