[发明专利]大型厚壁风电铸件用低温高韧球墨铸铁及其制备方法

说明书

本发明涉及一种大型厚壁风电铸件用低温高韧球墨铸铁及其制备方法，属于冶金技术领域。本发明的大型厚壁风电铸件用低温高韧球墨铸铁的组分及其重量百分比为：C3.65‑3.75％、Si1.95‑2.05％、Mn0.15‑0.25％、P≤0.025％、S0.005‑0.015％、Mg0.035‑0.047％、RE0.002‑0.006％、Sb0.003‑0.007％，余量为Fe；本发明的低温高韧球墨铸铁在QT400‑18AL型号铸铁的基础上不外加昂贵金属元素，在保证铸铁强度的前提下，在应用于大型厚壁铸件时也具有良好低温高韧性能。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种大型厚壁风电铸件用低温高韧球墨铸铁及其制备方法。

背景技术

球墨铸铁在风力发电机组上运用非常广泛，具不完全统计，2014-2019年世界风电装机产能超过3000GW，而且随着风电市场的发展，风电总装机还在不断的增长。风电风机的装机按照区域可分为陆上风机和海上风机，一般海上风机对铸件的冲击要求是-20℃无缺口冲击，而陆上风机要求-40℃到-20℃无缺口冲击；对于风电球墨铸铁件常年在低温环境下服役的机组，需使用QT350-22AL牌号耐低温性能优良的轮毂、底座，而机组运行环境在常温条件下或常年自然温度不低于-20℃的情况下一般选择QT400-18AL牌号轮毂、底座装机。QT400-18AL和QT350-22AL牌号来自于GB/T1348-2009球墨铸铁国家标准，两个牌号附铸试块性能的技术标准如表1所示，

表1：QT400-18AL和QT350-22AL牌号附铸试块性能

从表中可以看出QT400-18AL抗拉、屈服、延伸均比QT350-22AL高，但QT350-22AL的-40℃缺口冲击具备优势。因此随着风电行业的发展，在QT400-18AL基础上要求达到-40℃低温冲击将是一个发展趋势，这种兼顾两个牌号性能优势的球墨铸铁又被称为双牌号球铁。

提高QT400-18AL的低温冲击性能对材质工艺的难度很大，由于Si起到固溶强化基体的同时，也易使材料脆化，Si含量的增加会提高韧脆转变温度，断裂方式由韧性断裂转变为脆性断裂，即出现低温脆性现象，对低温环境服役的铸件非常不利。

马敬仲在《超低温高韧性球墨铸铁QT400-18AL的研究及运用》中指出，不使用合金元素的情况下，在动车转向架轴箱壁薄小件上-40℃低温冲击可≥15.5J，但毕竟该件凝固模数比较小，自身冷却条件良好，实现-40℃低温冲击的难度并不算太大。

鲍玉龙在《一种耐低温耐腐蚀风电球墨铸铁的制备方法》中通过加入1.0-1.5％的镍保证材料的低温冲击性能，这种控制方法的确可以实现低温冲击指标，但是镍属于贵金属，价格在12-17万每吨，对于铸造成本控制非常不利。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种在QT400-18AL型号铸铁基础上不外加昂贵金属元素且保证铸铁强度的前提下，在应用于大型厚壁铸件时也具有良好低温高韧性能的大型厚壁风电铸件用低温高韧球墨铸铁。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

大型厚壁风电铸件用低温高韧球墨铸铁，所述低温高韧球墨铸铁的组分及其重量百分比为：C3.65-3.75％、Si1.95-2.05％、Mn0.15-0.25％、P≤0.025％、S0.005-0.015％、Mg0.035-0.047％、RE0.002-0.006％、Sb0.003-0.007％，余量为Fe。