[发明专利]高硅钼球铁材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种球铁材料及其制备方法，具体涉及一种用于汽车耐高温部件的高硅钼球铁材料及其制备方法。

背景技术

高硅钼球铁由于具有较高的高温强度、热疲劳性、优异的耐氧化性、生长性以及良好的高温抗蠕变性能，因此在排气管、涡轮壳等汽车耐高温部件上应用广泛。而随着人们对环保意识和法规的提升，HT250乃至蠕铁材料已不能满足发动机的排放使用性能要求，而高硅钼球铁性能可满足现行的美国标准和欧Ⅳ标准，可以预见，高硅钼球铁作为新兴的汽车耐高温部件材料，其应用将越来越广泛。

但是，高硅钼球铁目前存在的最大问题在于：由于硅含量和钼含量较高，因此脆性较大，容易产生碎块石墨以及石墨恶化层，还容易产生显微缩松，从而导致金相组织难以达到要求。另外高硅钼球铁在高温下的抗拉强度和耐氧化性也有较大的提升空间。

中国专利文献CN102264931A公开了一种球墨铸铁，该球墨铸铁含有碳2.0～4.0%、硅3.5～5.0%、锰1.0%以下、铬0.1～1.0%、钼0.2～2.0%、钒0.1～1.0%、镁0.02～0.1%、剩余部分由铁及不可避免的杂质构成；另外，还可以含有钨0.1～1.0% 和/或铌0.02～0.30%。该文献通过加入钒来提高高温下的抗拉强度以及屈服应力，通过加入铬来提高高温下的耐氧化性。但是加入钒和铬容易形成碳化物，使得脆性更大，更容易产生碎块石墨和显微缩松。

发明内容

本发明的目的之一在于解决上述问题，提供一种消除了碎块石墨和石墨恶化层，保证了不同壁厚处的球化等级，同时解决了显微缩松等缺陷的高硅钼球铁材料。

本发明另一目的在于提供上述高硅钼球铁材料的制备方法。

实现本发明目的之一的技术方案是：一种高硅钼球铁材料，以重量百分比计含有：C：2.90%～3.35%；Si：4.40%～4.80%；Mo：0.50%～0.75%；Cr：0.30%～0.50%；V：0.20%～0.45%；Mn：0.10%～0.30%；Mg：0.04%～0.07%；P：≤0.07%；S：≤0.02%；其余为Fe。

该高硅钼球铁材料的抗拉强度≥710MPa，屈服强度≥500MPa，延伸率≥10%，硬度为230～265HBW5/750。

该高硅钼球铁材料还含有微量的Sn和Sb。微量通常是指万分之一以下，百万分之一以上，即0.0001%～0.01%。

实现本发明另一目的的技术方案是：一种高硅钼球铁材料的制备方法，具有以下步骤：①称取炉料待用；所述炉料包括下述重量百分比的物质：生铁10%～20%，废钢10%～20%，回炉料60%～70%，硅铁1%～1.5%，铬铁0.4%～0.8%，钼铁0.6%～1.0%，钒铁0.3%～0.5%，增碳剂0.5%～2.0%；②将增碳剂、生铁、废钢、回炉料依次加入到电炉中熔炼，待完全熔化后，加入硅铁、钼铁，铬铁、钒铁，在1550℃～1560℃的温度下保温2min～5min，然后降温至1400℃～1450℃进行成分分析，至成分符合要求后，升温至1550℃～1560℃，将铁水一次性倒入球化包中，同时进行球化处理；出铁结束后，将球化包内的铁水采用叉车转运至浇注工位，铁水倒入浇注包的同时进行倒包孕育；接着进行浇注，同步进行随流孕育，浇注过程中测温，当温度低于1360℃时，停止浇注；③浇注结束后，依次进行落砂、分离、抛丸以及热处理，即得高硅钼球铁材料。

上述步骤②中在将铁水倒入浇注包的过程中还加入微量的Sn和Sb。微量的定义同上。加入的方式为单质或者合金。

上述步骤②中所述的球化处理采用的球化剂为表面覆盖有Si-Ba孕育剂的低镁低稀土球化剂；其中低镁低稀土球化剂的粒度为10mm～25mm，加入量为1.0%～1.2%；Si-Ba孕育剂的粒度为3mm～8mm，加入量为0.2%～0.3%。

上述步骤②中所述的倒包孕育采用的孕育剂是粒度为3mm～8mm的Si-Ba孕育剂，其加入量为0.5%～0.6%。

上述步骤②中所述的随流孕育采用的孕育剂是粒度为0.2mm～0.7mm的Si-Ba孕育剂，其加入量为0.10%～0.15%。

上述步骤③中所述的热处理是先在930℃～950℃的温度下保温3h，然后降温至720℃～750℃保温2h～3h，最后自然冷却至环境温度。