[发明专利]一种低温高韧性球墨铸铁的制备方法

说明书

本发明属于球墨铸铁材料铸造技术领域，公开了一种低温高韧性球墨铸铁的制备方法；包括采用高纯生铁、高纯低碳钢、同牌号的回炉料进行配料来制备铁水；采用球化剂Mg₈Re₃对铁水进行球化处理并浇注；之后采用球墨铸铁件热处理，通过控制升温和降温速率，得到球墨铸铁件；本发明通过球墨铸铁件热处理增强了球墨铸铁的低温冲击能力，降低硬度，改善切削加工性，保证材料符合低温球墨铸铁的各项性能，解决了球墨铸铁生产中现有技术对原铁水的球化处理效果不理想，影响球墨铸铁质量的问题。

技术领域

本发明涉及球墨铸铁材料铸造技术领域，具体为一种低温高韧性球墨铸铁的制备方法。

背景技术

球墨铸铁简称球铁。它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨结晶而获得的。它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料。球墨铸铁主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。在这些合金中，含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。工业用铸铁一般含碳量为2％～ 4％。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1％～ 3％的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。

目前球墨铸铁QT400-18 低温性能在国内一般要求温度达到-40℃时的冲击功为最小值12J/cm²，在高寒环境下（-60℃）对球墨铸铁的低温冲击国内还没有明确要求，随着高速列车的迅速发展，对球墨铸铁中低温韧性的全铁素体球墨铸铁的性能要求日益增高，要求产品性能符合在世界各个地域均不受影响，因此对球墨铸铁的性能要求上将原来-20℃提高到-50℃的冲击性能满足抗拉强度及屈服强度均不受影响，因此研制该材料迫在眉睫。

冲击韧性反映材料断裂时吸收的能量，也反映快速形变条件下，材料抵抗裂纹萌生、发展和断裂的能力。低温冲击韧性是一个材料的韧性指标，也就是说具有较高低温冲击韧性的球墨铸铁件在-50℃时具有较高冲击韧性，脆--韧性能转变温度较低，能够较好的克服冷脆。材料断裂往往是穿晶或沿晶断裂，材料晶粒内部或晶粒间有夹杂或夹杂物，削弱了材料的键合力，在冲击载荷作用下，经常形成为裂纹源，或裂纹传播的途径，降低材料的耐低温冲击能力，而材料晶粒内部或晶粒间的夹渣物是由过量的残 Mg 及残留 Re 的氧化物、硫化物造成的。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出一种低温高韧性球墨铸铁的制备方法；提高球墨铸铁的低温韧性。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

一种低温高韧性球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：

S1制备优质铁水：

1.1按重量比进行配料：高纯生铁占 75-80％、高纯低碳钢占8-12％、同牌号的回炉料占10-15％，增碳剂0.2-0.3％；高纯生铁中各种元素质量百分比为C≥3.9％，Si 0.4-0.7％，Mn ≤0.1％，P ≤0.025％，Ti ≤0.025％，S ＜0.02%；所述高纯低碳钢中的P 及 S的质量百分比含量均＜0.02％，Ti＜0.02％。

1.2制备铁水：先将 1/3 的高纯生铁进行熔化，再把增碳剂和高纯低碳钢加入，边熔化边加入回炉料，之后加入剩余的高纯生铁，全部熔化至铁水。

1.3铁水完全熔化后用覆盖剂覆盖，进行升温；将熔化获得的铁水经过 1550℃高温过热，且用质量百分比为 0.4％ SiC 放入铁水表面倒包，待完全溶解后快速出炉。

S2球化处理：

2.1将球化剂Mg₈Re₃放入到铁水包底凹槽内侧，Mg₈Re₃占铁水重量的1.2％-1.3％。