[发明专利]一种高强度高韧性铸态QT700-10及其生产方法

说明书

本发明属于铸造技术和新材料领域，尤其涉及一种高强度高韧性铸态QT700‑10及其生产方法，与现有技术生产的球铁相比具有较高的强度和伸长率，不需要热处理，生产中不加入Ni、Mo等贵金属，铸态下抗拉强度Rm≥700MPa、延伸率A≥10％，与标准牌号QT450‑10相比，相同延伸率下最低抗拉强度提高了55％；与标准牌号QT700‑2相比，相同抗拉强度下最低延伸率提高了4倍。可满足对安全性及综合力学性能有较高要求的汽车球铁件的要求。

技术领域

本发明属于铸造技术和新材料领域，尤其涉及一种高强度高韧性的铸态QT700-10及其生产方法。

背景技术

球墨铸铁特别是高强度高韧性球墨铸铁在工程机械、汽车零件领域中的应用越来越广泛，很多铸钢件产品逐渐由高强韧球墨铸铁所替代。对于一些汽车安全件如桥壳、转向节、行星轮壳、差壳、轮毂、法兰轴等，是主要的承载受力件，要求零件具有较高的强度，同时具有较好的延伸性。目前国家标准GB/T1348-2009对球墨铸铁材质规定了15种牌号，其中常用的有QT450-10、QT600-3、QT700-2等牌号，前者伸长率较高但抗拉强度较低，后者抗拉强度较高但伸长率较低，因此非常需求一种既具有较高的抗拉强度又具有较高的伸长率的新材料。

目前一些高强度高韧性的球墨铸铁材料，其力学性能大多是通过热处理以后获得的。如《高强度高韧性QT900-5新材料及在大功率高速增压柴油机曲轴上的应用开发》一文介绍了QT900-5的力学性能最后是通过等温正火而获得的。这样不仅工艺复杂，而且成本较高。

发明内容

本发明针对上述的问题，提出了一种高强度高韧性铸态QT700-10及其生产方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种高强度高韧性铸态QT700-10，其特征在于，所述球墨铸铁不含Ni、Mo贵金属，所述球墨铸铁的化学成分的质量百分比为：C 3.6％～3.8％，Si 2.1％～2.7％，P≤0.04％，且碳当量CE＝C+1/3(Si+P)＝4.3％～4.6％，Mn 0.2％～0.4％，Cu 0.3％～0.5％，Cr≤0.05％，Sn 0.013％～0.02％，且AF＝Mn+2.4Cu+3.2Cr+20Sn＝1.56％～2.0％，S 0.006％～0.015％，Mg 0.025％～0.05％，RE≤0.02％，余量为Fe。

作为优选，所述球墨铸铁原材料为熔炼用生铁、废钢和回炉铁；所述生铁采用高纯生铁，化学成分的质量百分比C≥3.3％，Si0.4％～0.7％，Mn 0.05％～0.15％，P≤0.03％，S≤0.02％，Ti≤0.02％；所述废钢采用无锈中、低碳钢，化学成分的质量百分比C≤0.5％，Si≤0.4％，Mn≤0.5％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr≤0.1％，Cu≤0.3％，Ni≤0.1％；所述回炉铁采用与本材质相同的材料。

发明人还提出一种高强度高韧性铸态QT700-10的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)电炉熔炼，将电炉内熔炼温度调至1530℃～1550℃之间，加入增碳剂，将炉内原铁液化学成分质量百分比调整为：C 3.8％～4.0％，Si 1.1％～1.7％，P≤0.04％，且CE＝C+1/3(Si+P)＝4.17％～4.47％；Mn 0.2％～0.4％，Cu 0.3％～0.5％，Cr≤0.05％，Sn≤0.013％；且AF＝Mn+2.4Cu+3.2Cr+20Sn＝1.56％～2.0％，S≤0.02％，高温静置8～10分钟，扒清渣得到纯净铁液；

(2)球化孕育，对上述成分的铁液进行盖包法的球化处理，将球化处理温度调至1510℃±10℃，依次加入球化剂、孕育剂和小钢片，逐层加料、扒平、捣实，球化剂加入量为铁液重量的1.2％～1.5％，孕育剂加入量为铁液重量的0.3％～0.5％，小钢片加入量为铁液重量的1.2％～1.3％，最终加入锡片，加入量为满足最终目标值w(Sn)％±0.0005％，球化完成后扒渣干净；