[发明专利]球墨铸铁桥壳及其制备方法

说明书

本发明涉及一种球墨铸铁桥壳及其制备方法，所述球墨铸铁桥壳的化学成分为：C：3.5‑3.9％、Si：1.8‑2.5％、Mn：0.2‑0.4％、Cu：0.4‑0.8％、B：10‑50ppm、Mg≤0.08％、RE≤0.05％、余量为Fe和不可避免的杂质，并且C/10B＝80‑360，Si/10B＝44‑200，CE＝C+1/3Si＝4.3‑4.6，所述球墨铸铁桥壳的制备方法包括熔炼、球化、孕育、浇注步骤。

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁桥壳及其制备方法，该球墨铸铁桥壳具有优异的强度、疲劳特性和塑性、韧性，该球墨铸铁桥壳长周期工作可靠性高并且具有低成本优势，可以适用于多种工况、载荷的车辆应用，另外，本发明还提供了该球墨铸铁桥壳的制备方法。

背景技术

球墨铸铁的性能接近于钢并且成本优势明显，经常被用于车辆桥壳材料。桥壳支撑车辆的质量载荷，并承受由车轮传来的力矩，工作条件较为恶劣，因此，对于用于制备桥壳的球墨铸铁来说，强度、抗疲劳性、塑性、韧性是需要同时兼顾的性能。

现有技术往往可以通过添加多种元素合金化来提高球墨铸铁桥壳的强度，但是强度的提高往往导致塑性和韧性下降，需要就进一步控制组织或者添加其他元素来改善塑性、韧性，且抗疲劳特性也得不到保证，一方面导致球墨铸铁桥壳的成本走高，另一方面球墨铸铁桥壳的工作可靠性得不到保证。

基于上述认识，本发明提供一种元素设计简单、成本优势明显、强度、塑性、韧性和疲劳特性优异的球墨铸铁桥壳。

发明内容

本发明提供一种兼顾了强度、塑性、韧性和疲劳特性的球墨铸铁桥壳，其成分设计简单，可以在低成本下确保优异的强度、塑性、韧性和疲劳特性，提高了桥壳工作的可靠性。

本发明的技术目的是通过以下手段实现的。

本发明提供的一种球墨铸铁桥壳，其化学成分为：C：3.5-3.9％、Si：1.8-2.5％、Mn：0.2-0.4％、Cu：0.4-0.8％、B：10-50ppm、Mg≤0.08％、RE≤0.05％、余量为Fe和不可避免的杂质，并且C/10B＝80-360，Si/10B＝44-200，CE＝C+1/3Si＝4.3-4.6。

下面介绍本发明的成分、含量及比例关系的设计原理。

C：碳是构成石墨组织的元素，其有利于改善球墨铸铁的铁水流动性。碳有利于提高强度，碳过高则由于石墨偏析导致强度、韧性延伸率等性能同时下降，碳过低不仅球墨铸铁桥壳的强度得不到保证，且铁水的流动性差，铸造缺陷增多，各项力学性能下降。本发明的球墨铸铁桥壳为薄壁结构件，碳含量过高或者过低对于薄壁桥壳各项力学性能的获得至关重要。本发明合适的C含量为3.5-3.9％，优选3.55-3.85％，更优选3.6-3.8％。

Si：硅是石墨化促进元素，同时也是固溶强化元素，Si含量对于铁水的流动性影响也较大，Si也可以提高高温抗氧化性能。Si含量过低，则球墨铸铁桥壳的石墨化效果和强化效果不足，Si含量过高则球墨铸铁桥壳的塑性、延伸率会显著下降，并且韧性恶化明显，本发明中Si的含量限定为1.8-2.5％，优选为1.9-2.4％，更优选2.0-2.3％。

Mn：锰可以与硫结合生成MnS从而降低杂质硫对球墨铸铁桥壳性能的恶化，并且适量的Mn对于保证球墨铸铁桥壳的强度是有益的，Mn过高会导致球墨铸铁桥壳的塑性和韧性下降，Mn过低则脱硫效果和强化效果不足。本发明中Mn的含量设定为0.2-0.4％，优选0.25-0.35％。

Cu：铜是球墨铸铁桥壳的强化元素，但是会使延伸性能下降。Cu过低则强化效果不明显，Cu过高则延伸性能恶化严重。本发明中Cu的含量限定为0.4-0.8％，优选0.45-0.75％，更优选0.55-0.65％。