[发明专利]抗-40℃低温冲击的ADI球墨铸铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗低温ADI球墨铸铁的制备方法。

背景技术

奥贝氏体球墨铸铁简称ADI球墨铸铁，ADI球墨铸铁主要指热处理后金相组织主要组成是奥氏体和贝氏体的球墨铸铁。它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和石墨化剂，以获得呈球状石墨结晶，并通过硝盐介质等温淬火热处理而获得。具有高强度、高塑性、高韧性、高的耐磨性、减震性以及很好的弯曲疲劳强度等特性。它和铸钢相比，且拥有更高的屈强比，屈强比大约是0.8-0.9(屈服强度与抗拉强度之比)，铸钢的屈强比只是0.6左右，是兼有钢和铸铁优点的优良材料，广泛应用于铁路货车、汽车、工程机械等方面。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。

目前奥贝氏体球墨铸铁即ADI球墨铸铁低温性能国内外一般没有明确要求，要求的都是常温下无缺口冲击功，根据其牌号不同常温下无缺口冲击功数值不同。例如美标ASTM897A 897M-06规范中牌号为900/650/09中，规定在常温22±4℃下无缺口冲击值为100J。现实情况是在高寒环境下(低于-20℃)时ADI球墨铸铁低温性能将明显降低，根据国标GB/T1348-2009附录D关于球墨铸铁的冲击韧性曲线可知，球墨铸铁的冲击值随温度降低而降低，而且降低特别明显，-40℃和20℃的冲击值相比降低60％左右；ADI球墨铸铁低温冲击性能规律与之相同，现根据我们试验结果可知，牌号为900/650/09ADI球墨铸铁20℃的无缺口冲击值为105J，而-40℃时的无缺口冲击值60J。用该种材质生产的汽车和铁路货车产品在高寒地区运行时，性能将大大降低，严重影响运行安全。目前已经有国外某些国家对高寒环境下ADI球墨铸铁低温性能有了一些要求，但要求不高，其要求数值远远低于常温下的数值。如何对冶炼工艺控制、化学成分控制及其他合金元素的加入的调整、以及合适的热处理方法满足牌号为900/650/09ADI球墨铸铁，在-40℃低温冲击性能不低于其常温下的冲击数值100J，这是研究此材料的重点内容。

发明内容

本发明解决了现有ADI球墨铸铁900/650/09在高寒环境下冲击功较低的技术问题，提供了抗-40℃低温冲击的ADI球墨铸铁的制备方法。

本发明的抗-40℃低温冲击的ADI球墨铸铁的制备方法是按以下步骤进行的：

一、按照质量份数将70份球墨生铁Q10、10份低锰废钢和20份的回炉料混合后升温到1510℃～1530℃熔化，然后加入球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量0.4％～0.5％的镍板熔炼，熔炼后再加入球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量1.1％～1.3％的紫铜板熔炼，得到铁液；

二、将球化剂放入球化包底一侧，并且将75％硅铁孕育剂覆盖在球化剂上面，孕育剂上面覆盖一层与孕育剂相同质量的低锰碎钢，盖上包盖，然后采用冲入法将步骤一得到的铁液进行球化、孕育处理，孕育时加入硅钡孕育剂；

三、向经过步骤二处理的铁液中加入脱硫剂，然后搅拌、扒渣，再静止1分钟；

四、将经过步骤三处理的铁液温度为1370℃～1400℃时，开始浇铸，浇铸同时随流加入粒度为0.10mm～0.15mm的硅钡孕育剂，得到试样；

五、将步骤四得到的试样在常温下升温至650℃～680℃保温1～2小时，继续升温到880℃～900℃保温2～3小时，然后将试样快速出炉放入370℃～400℃的硝盐介质中，保温1～2小时后出炉，自然冷却至室温，既得抗-40℃低温冲击的ADI球墨铸铁；步骤一中镍板中镍含量为99.99％；步骤一中紫铜板中铜含量为99.9％；步骤二中球化剂的加入量为球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量的1.3％；步骤二中75％硅铁孕育剂的加入量为球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量1.0％；步骤二中硅钡孕育剂的加入量为球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量0.1％；步骤三中脱硫剂的主要成分为天然火山灰，脱硫剂的加入量为球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量的0.5％；步骤四中硅钡孕育剂的加入量为球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量的0.1％。步骤五中硝盐介质的组成为：50％KNO₃+50％NaNO₂。

本发明包括以下有益效果：