[发明专利]一种铸态铁素体球墨铸铁及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铸态铁素体球墨铸铁及其制备方法，所述铸态铁素体球墨铸铁在壁厚大于500mm的疲劳强度为250‑270MPa，断后伸长率≥24%，室温冲击功≥22J；本发明通过选用特定重量份的优质生铁、优质废钢、硅铁以及增碳剂的配方，并辅以特定配比的电解铜与锑锭复配使用，采用特定的制备方法得到的铸态铁素体球墨铸铁在壁厚大于500mm的疲劳强度为250‑270MPa，断后伸长率≥24%，室温冲击功≥22J，韧性高。

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁，特别涉及一种铸态铁素体球墨铸铁及其制备方法。

背景技术

随着球墨铸铁技术的不断发展，球墨铸铁逐步代替铸钢，成为一种新型的金属材料，铸态铁素体球墨铸铁作为球墨铸铁的一种，已被广泛应用于工程机械、注塑机基础零部件、压铸机基础零部件和风力发电基础或关键零部件等。

球墨铸铁件的力学性能主要以抗拉强度和断后伸长率两个指标为验收指标，疲劳强度作为一项非强制性指标，在实际生产和验收中未被真正重视。然而随着球墨铸铁的广泛应用，尤其是在承受交变应力工况下球墨铸铁件，疲劳破坏是其主要失效形式，断裂突然发生，危险性很大。

球墨铸铁的疲劳强度与基体组织中珠光体数量有关，珠光体含量越多，其疲劳强度也越高。然而，目前工艺的铸态铁素体球墨铸铁的基体主要以铁素体为主，其珠光体数量一般不超过15%，其疲劳强度不会超过230MPa；特别当铸件壁厚大于500mm时，其珠光体含量一般不超过5%，其疲劳强度不会超过200MPa。因为厚，冷却速度慢，很少产生珠光体。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高疲劳强度高韧性的铸态铁素体球墨铸铁。

本发明所述的铸态铁素体球墨铸铁在壁厚大于500mm的疲劳强度为250-270MPa，断后伸长率≥24%，室温冲击功≥22J。其中，断后伸长率和室温冲击功是用来表征所述铸态铁素体球墨铸铁韧性的两项性能指标，断后伸长率以及室温冲击功越大，说明其韧性越高。

其中，所述疲劳强度的测试方法是按GB/T4337-2008金属材料疲劳试验旋转弯曲方法进行，采用升降法，进行1×10⁷的疲劳极限寿命测试；测量结果数据按GB/T24176-2009金属材料疲劳试验数据统计方案与分析方法计算数据；所述断后伸长率的测试方法是按GB/T228-2010金属材料室温拉伸试验方法进行，采用Φ14mm的试样，沿试样轴向匀速施加静态拉伸载荷，直到试样断裂的伸长，在整个过程中，测量试样伸长值，可计算出断后伸长率。所述室温冲击功的测试方法是按GB/T229-2007金属夏比摆锤冲击试验方法，试样加工成55mm×10mm×10mm，V型缺口有45度夹角，深度2mm，底部曲率半径为0.25mm，试样在温度23±5℃进行，试样紧贴试验机砧座，锤刃沿缺口对称面打击试样缺口的背面。

此外，本发明还公开了上述铸态铁素体球墨铸铁的制备方法，包括如下步骤：

a）先将65-75重量份的优质生铁全部加入电炉内熔化成液态，熔化温度为1350-1370℃，熔化时间为75-85min，得到熔融铁液；再加入25-35重量份的优质废钢，同时加入0.75-1.18重量份的硅铁和0.47-1.31重量份的增碳剂，全部熔化成液态，熔化温度为1380-1400℃，熔化时间为25-30min；

b）升温至1430-1440℃，取样分析成分符合下列要求：C：3.73-3.78%；Si：1.00-1.10%；Mn≤0.20%；P≤0.030%；S≤0.020%；

c）继续升温至1460-1470℃后，出水球化孕育处理。