[发明专利]一种生产QT450-10牌号球墨铸铁的化学成分

说明书

技术领域

本发明涉及QT450-10牌号球墨铸铁生产过程中，用于提高机械性能及组织均匀性所采用的一种新型化学成分配比。

背景技术

球墨铸铁自发明以来，一直致力于开发出高强度、高延伸率以及良好的切削加工性能的铸件。传统的球墨铸铁生产工艺，即，第一代球墨铸铁生产工艺Fe—C—Si三元合金系统相图稳定凝固时，2％一3％的w(Si)量促进石墨析出，球铁的力学性能从全铁素体的低强度与高延展性结合，经过铁素体+珠光体的中间态，到全珠光体的高强度与低延展性结合。由此可见，第一代球铁是以组织强化(获得较高份额的珠光体量)来达到高强度要求的。这种生产工艺的最大弊病是：以ISO 1083标准中的铁素体型球铁牌号QT450—10可说明第一代球铁的主要缺点。该牌号具有中等强度和中等延展性的结合，其铁素体和珠光体的比例对最初奥氏体基体局部冷却速度十分敏感，也随Mn和Cu这类珠光体稳定元素的含量而变化。这种对冷速和成分的敏感性使球墨铸铁的硬度很容易波动30-40个布氏单位，相应的强度和延展性也会变化。这种性能波动不但产生于铸件的不同壁厚处，也产生于同批次不同铸件的相同部位，不同批次的铸件差异更大。因而，ISO 1083标准中QT450—10牌号球铁的硬度允许范围是160～210 HBW，如此大的硬度变化范围消耗了公差余量，使得加工工艺优化几成泡影。

发明内容

本发明提供一种新型的化学成分配比，解决了同一铸件不同壁厚以及同一批次不同铸件，硬度不均匀的缺点。

这种用于球墨铸铁生产的新型化学成分配比，其特征在于：使用w(Si)3.20％-3.50％，w(Mn)0.10％～0.30％，w(C)3.30％～3.50％的化学成分配比来生产QT450-10牌号的球墨铸铁。提高si含量，用si固溶强化铁素体代替珠光体基体，可以改进力学性能和机加工性能，而不牺牲热性能。随着w(si)量增加，铁素体球铁的硬度稍有增加，硬度变化范围急剧减小。当w(si)量变化保持在0.1％以内时，硬度变化范围通常在5～10个布氏单位；每增加w(Si)量0.1％，断裂伸长率降低0.323％，抗拉强度在平均值540 MPa处增加9.29 MPa，屈服强度在平均值400 MPa处增加13.8 MPa。w(Mn)量对铁素体球铁的影响可以与加(Si)量的影响比对。加(Mn)量每增加0.1％，使屈服强度增加7.4 MPa(仅有Si作用的一半)，对抗拉强度影响不大(下降0.8 MPa)；但增加Mn，断裂伸长率下降的速度(每增0.1％，Aδ下降1.83％)是同量si的6倍。这意味着，高w(Si)量情况下，低水平的加(Mn)量不会导致珠光体析出，但尽管延展性在高水平上，Mn在后凝固部分的晶问区域偏析还是会对延展性有害。因而，加w(Mn)量上限为0.3％；w(Mn)量进一步降低，甚至低于0.2％，可能对延展性更有利。

生产时，使用中频感应电炉熔化铁水，将原铁水的成分调整为w(Si)2.0％-2.3％，w(Mn)0.10％～0.30％，w(C)3.40％～3.60％，然后经过炉前球化孕育处理得到最终浇注产品的化学成分。

与现有技术相比，由于发明球墨铸铁化学成分配比解决了原生产工艺生产的铸件硬度波动较大的问题，大大提高了产品的加工性能。另外，使用本实用新型技术生产的球墨铸铁产品有高的机械性能，能够稳定生产QT450-10牌号的高质量球墨铸铁件。

具体实施方式

首先，依据QT540-10牌号具体产品的结构确定适合的化学成分、浇注温度等参数。

使用中频感应电炉熔炼铁水，升温到1450℃以上取样检测化学成分，将最终原铁水化学成分调整到w(Si)2.0％-2.3％，w(Mn)0.10％～0.30％，w(C)3.40％～3.60％以后进行升温出铁水。出铁水温度控制在1490℃-1520℃，炉前使用凹坑法进行球化处理，然后再往浇注机转包的过程中进行孕育处理，浇注的时候进行随流孕育处理，孕育量0.1%。

采用这种化学成分配比方式，我们已进行了批量的生产，大大提高了我们所生产QT450-10牌号产品的机械性能及机加工性能。