[发明专利]一种高硅固溶球墨铸铁及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高硅固溶球墨铸铁，其元素组成为：C：3.4～3.6wt％；Si：3.6～4.0wt％；Mn≤0.25wt％；P≤0.035wt％；S：0.006～0.012wt％；Mg：0.03～0.07wt％；Re≤0.35wt％；Sb：0.001～0.01wt％；其余为Fe及制备过程中带入的杂质；力学性能方面，所述高硅固溶球墨铸铁的70×70×150mm附铸试块的抗拉强度Rm≥530MPa，屈服强度Rp0.2≥400MPa，伸长率A≥12.5％，‑20℃无缺口冲击功三个单个值≥5J，平均值≥7J。本发明还公开了制备该高硅固溶球墨铸铁的方法。本发明的高硅固溶球墨铸铁中，除对常规五大元素碳、硅、锰、磷、硫含量进行了优化，特别是调整Si量，也对微量元素加以限制；保证铸件具有较高的抗拉强度同时又能具有较高屈服强度和延伸率并满足‑20℃冲击要求。

技术领域

本发明属于铸铁材料技术领域，特别涉及一种高硅固溶球墨铸铁及其制备方法。

背景技术

风电设备用球墨铸铁工作条件恶劣，对材料性能要求比普通球墨铸铁的要高。随着风电行业的快速发展，世界上对风电球墨铸铁的研究越来越重视，尤其西方发达国家对风电用球墨铸铁新材料有一定的研究，制定了相关行业标准，但我国还没有系统的相关标准。这在一定程度上制约了我国球墨铸铁新材料的应用，因此对球墨铸铁新材料的研究具有一定的实际意义。

当前，风电主机朝着超大功率化发展，风机功率的增加，势必导致风电铸件外形尺寸、铸件重量和铸件壁厚的增加，甚至有些铸件的壁厚已达到500mm(7MW风电主机)以上。对于球墨铸铁，壁厚增加将使得铸件冷却速度变慢、凝固时间延长，导致球化衰退，发生石墨畸变，从而导致铸件性能下降。另外，风力主机多安装在风力资源丰富的海边、山口或草原上，工作温度常低至-20℃甚至-40℃及以下，且工作时风速变化大，风机受到的冲击力大，工作环境极其恶劣，因此要求这些部件具有优良的综合性能，至少要满足20年的以上不更换的使用期。基于此，超大型风电铸件用球铁新材料的开发，成为风电产业持续发展的关键技术。

目前，国家标准《GB/T1348-2009球墨铸铁件》中，以附铸试块检测性能的球墨铸铁600牌号，仅有QT600-3A；欧美标准《DIN EN 1563-2012铸造球墨铸铁》中，以附铸试块检测性能的有EN-GJS-600-3和EN-GJS-600-10。QT600-3A为铁素体-珠光体球墨铸铁，具有高强度的同时其延伸率非常低，且过高的珠光体含量导致加工性能差；EN-GJS-600-10为固溶强化铁素体球墨铸铁，是一种新型球墨铸铁材料，铸件壁厚超过60mm时，标准中无明确规定。具体性能指标见表1。

表1

已知技术文献中，申请号CN201410374923，公开号CN104120332的国内专利“高强度高韧性球墨铸铁600-10及其生产工艺”中，Si量范围为2.5～2.7％，且未涉及到铸件壁厚大于60(mm)及铸态下铸件性能情况。申请号CN201310731458，公开号CN103710612的国内专利“一种铸态铁素体基球墨铸铁QT600-10的生产方法”，文中铸件性能为单铸试块性能，未提及铸件壁厚超过60mm以及附铸试块的性能。申请号CN201310245169，公开号CN103290300的国内专利“厚大断面铁素体球墨铸铁的铸造方法”，文中用于厚大断面材料的Si控制在1.9～2.3％，抗拉强度在400MPa以下，用于低强度厚大铸件。

发明内容

因此，为了适应超厚大端面风电铸件(壁厚>60mm)的生产需求，使获得的铸件有高的抗拉强度的同时又有较高的屈服强度和伸长率，且满足低温(-20℃)使用要求，本发明的目的在于提供一种高硅固溶球墨铸铁，该高硅固溶球墨铸铁可满足新材料EN-GJS-600-10的强度要求，同时满足低温(-20℃)使用要求。