[发明专利]一种耐低温高韧性球墨铸铁的制备方法

说明书

本发明涉及一种耐低温高韧性球墨铸铁的制备方法，是针对球墨铸铁在低温下韧性差的弊端，采用铁水熔炼，合金成分调整，球化处理，多次孕育处理，超声振动处理，脉冲电流处理，制成耐低温高韧性球墨铸铁，制备的耐低温球墨铸铁性能优良，伸长率达20％，在‑40℃条件下，硬度值达HB＝180，冲击功达24.3J/mm²，是先进的制备耐低温球墨铸铁的方法。

技术领域

本发明涉及一种耐低温高韧性球墨铸铁的制备方法，属黑色金属材料制备及应用的技术领域。

背景技术

球墨铸铁是汽车类产品结构零部件的常用材料，主要成分含有铁、碳、硅、锰等元素，主要制备过程为铁水熔炼、成分调整、球化处理、孕育处理、浇注成形等。

在低温条件下，球墨铸铁的冲击韧性差，易发生脆性断裂，使球墨铸铁的应用受到了很大局限。

为了提高球墨铸铁在低温条件下的应用范围，在制备过程中常掺杂合金元素，形成奥氏体球墨铸铁，同时必须采取孕育技术和热处理技术促进球墨铸铁石墨化，以提高球墨铸铁的低温力学性能。

常规的孕育技术和热处理手段易造成局部渗碳体石墨化不充分，球状石墨粗化及晶间偏析和晶粒长大不足，严重限制了球墨铸铁的低温韧性。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对球墨铸铁低温韧性差的情况，添加镍、铬合金元素，经铁水熔炼，成分调整，球化孕育处理，超声振动处理，脉冲电流辅助热处理，制成耐低温球墨铸铁，以满足球墨铸铁在-40℃条件下的使用要求。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：生铁、锰、硅、镍、铬、镍镁合金、硅铁孕育剂、硅钡孕育剂、硅锆孕育剂、无水乙醇，其准备用量如下：以克、毫升为计量单位

制备方法如下：

(1)铁水熔炼

铁水熔炼是在中频感应熔炼炉内进行的，是在加热、调整化学成分过程中完成的；

①将生铁4800g±10g置于熔炼炉的熔炼坩埚中，熔化温度1400℃-1450℃，熔化时间30min；

采用光谱仪测定铁液中的硫磷元素含量，熔炼过程中控制磷含量≤0.05％，硫含量≤0.03％；

②成分调整

升温至1500℃-1530℃，向熔炼坩埚内依次加入锰190g±1g、硅104g±1g、铬48g±1g、镍1130g±10g；

待完全熔化后，清渣，采用光谱仪测定合金液中的合金元素含量，保证合金液的成分为C 2.8％-3.2％、Si 1.7％-1.9％、Mn 2％-4％、Ni 18％-22％、Cr 0.6％-1.0％；

(2)球化处理

合金液的球化处理是在熔炼过程中加入镍镁合金70g±1g，加入方式为包底冲入法，球化温度为1470℃-1500℃；

(3)第一次孕育处理

第一次孕育处理采用硅铁孕育剂孕育，为包内孕育，硅铁孕育剂颗粒尺寸为3-5mm，硅铁孕育剂的加入量为15g±1g；

将硅铁孕育剂放置于浇包内底部，炉中铁水浇入浇包内，孕育温度1470℃-1500℃，静置1-2min；

(4)第二次孕育处理

第二次孕育处理采用硅钡孕育剂孕育，为随流孕育，硅钡孕育剂颗粒尺寸为0.5-0.8mm，硅钡孕育剂的加入量为5g±0.1g；