[发明专利]球墨铸铁材料、其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种球墨铸铁材料、其制备方法和应用。以重量百分比计，球墨铸铁材料包括：碳3.40％～3.70％、硅2.40％～2.70％、锰0.30％～0.50％、磷≤0.03％、硫≤0.03％、铜0.30％～0.50％、钒0.04％～0.06％、余量为铁及其他不可避免的杂质。本申请的球墨铸铁材料中不含有钛元素，因此避免了其所导致的反球化的问题。同时通过合理的设置合金添加种类和添加含量，尤其是严格控制锰、铜和钒的含量，获得的球墨铸铁化学组成简单，金相组织照片显示金相组织为珠光体+铁素体组织，其铸态抗拉强度≥640MPa，铸态断后伸长率≥9％，强度和韧性综合性能好，适用于制造轨道交通零部件。

技术领域

本发明涉及铸铁材料领域，具体而言，涉及一种球墨铸铁材料、其制备方法和应用。

背景技术

目前，常用的球墨铸铁标准牌号有：QT400-18、QT450-10、QT500-7、QT600-3、QT700-2等，其中QT600-3多被用于铸造轨道交通零部件；但是随着列车对运行更平稳、速度更快的要求的提高，对相关零部件的性能要求越来越高，传统的QT600-3已经不能满足使用要求，因此在保证材料强度的同时兼顾高的韧塑性，显得非常必要。

现有技术中关于高强高韧球墨铸铁材料的研究也比较多，但是所得到的产品性能波动大、生产稳定性差。比如申请号201310212573.6为中国专利文献公开了一种钒钛球墨铸铁熔炼方法，浇铸后得到的钒钛球墨铸铁化学成分如下：C3.47％、Si2.8％、Mn0.25％、P0.061％、S0.036％、V0.118％、Ti0.03％、Re0.061％、Mg0.055％，球化级别达到2～3级，铸态组织为85％F+15％P，抗拉强度σb为480MPa，伸长率δ为14％。申请号201410222961.7为中国专利文献公开了一种钒钛铁素体球墨铸铁及其制备方法，按质量百分含量计，其包括以下化学成分，C：3.3～3.6％，Si：3.0～3.4％，V：0.12～0.18％，Ti：0.05～0.10％，RE：0.040～0.060％，Mg：0.040～0.060％，Mn：0.0％～0.4％，Cr：0.0％～0.08％，余量为Fe和其他微量元素及杂质。该钒钛铁素体球墨铸铁金相组织中石墨球化级别为1～3级，基体中铁素体含量≥70％，强度为550MPa～650MPa，延伸率12％～17％。

上述文献所公开的球墨铸铁均为钒钛球墨铸铁，钛和钒通常以固熔在铁液中发挥作用，以增强球墨铸铁的抗拉强度。但是，钛对于球墨铸铁而言是一种反球化元素，对于钒钛球墨铸铁稳定生产增加了困难，因为在球状石墨的生长过程中，生成的石墨球有可能碰上固熔在铁液中的钛，即使是少量的钛，也会强烈干扰对石墨成球。通常球铁中含0.02％的微量钛，即会促使球状石墨向片状发展。因此目前若要保证石墨球的圆整度，对工艺的要求非常高，球墨铸铁中也需要添加其他合金成分来抑制反球化。但是如果不添加钛，就会影响球墨铸铁的抗拉强度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种球墨铸铁材料、其制备方法和应用，以解决现有技术中的高断后伸长率和高抗拉强度的球墨铸铁制备复杂、成本高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种球墨铸铁材料，以重量百分比计，球墨铸铁材料包括：碳3.40％～3.70％、硅2.40％～2.70％、锰0.30％～0.50％、磷≤0.03％、硫≤0.03％、铜0.30％～0.50％、钒0.04％～0.06％、余量为铁及其他不可避免的杂质。

进一步地，上述球墨铸铁材料中的锰和铜的质量百分和为0.75％～0.85％。

进一步地，上述钒的重量百分含量为0.049％～0.050％。

进一步地，上述碳的重量百分含量为3.61％～3.66％。

进一步地，上述硅的重量百分含量为2.51％～2.58％。

进一步地，上述磷和硫的质量百分含量之和≤0.035％。