[发明专利]一种高疲劳性能的高硅铁素体球墨铸铁材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高疲劳性能高硅铁素体球墨铸铁件，其特征在于：所述高硅铁素体球墨铸铁件的基体组织为95%以上的铁素体，其具有大于60mm的壁厚，且满足：抗拉强度Rm≥450MPa，屈服强度Rp0.2≥350MPa，伸长率A≥10%；在±287.5MPa的高应力条件下的疲劳循环次数≥60万次；按浇注铁水重量百分比计，所述高疲劳性能的高硅铁素体球墨铸铁件的元素组成如下：C：3.4～3.6wt%；Si：3.5～3.9wt%；Mn≤0.25wt%；P≤0.035wt%；S≤0.012wt%；Mg：0.04～0.07wt%；Re≤0.035wt%；Sb：≤0.01wt%；Ni：0.32-0.76%；其余为Fe及制备过程中带入杂质。

2.一种制备如权利要求1所述的高疲劳性能高硅铁素体球墨铸铁件的方法，步骤如下：

(1) 炉料配比：为了达到预定的化学成分，按生铁70～90wt%、废钢10～30wt%配比炉料；其中，生铁选用高纯生铁，其中Mn≤0.15wt%、P≤0.035wt%、S≤0.03wt%、有害合金元素≤0.025wt%，废钢选用优质碳素废钢片，其中C≤0.15wt%、Si≤0.4wt%、Mn≤0.40wt%、P≤0.03wt%、S≤0.03wt%、Cr≤0.08wt%；

(2) 球化剂选择：选用低稀土硅铁镁合金球化剂，其化学成分为5～6wt%Mg、0.15～0.30wt%RE、44～48wt%Si；加入量为浇铸铁液质量的0.9～1.2wt%；

(3) 孕育剂选择：整个球化孕育过程中，涉及到多次孕育，包括浇包底部的覆盖剂，铁液倒入浇包过程中的一次孕育，以及浇注过程中的随流孕育；覆盖剂和一次孕育剂为低硅含钡孕育剂，化学成分为45～50wt%Si、1.8～2.2wt%Ba、0.4～0.6wt%Ca，加入量按浇铸铁液质量计分别为覆盖剂0.4～0.8wt%，一次孕育剂0.2～0.6wt%；随流孕育剂采用硫氧孕育剂，化学成分为70～76wt%Si、0.75～1.25wt%Ca，加入量按浇铸铁液质量计为0.20～0.30wt%；

(4) 合金：配置Sb合金和Ni合金，其中按照浇铸铁液质量计，Sb的加入量为0.003～0.005wt%；Ni的加入量为0.32～0.76wt%；

(5) 过程工艺：将炉料按步骤（1）的配比，在电炉中熔炼；预先在浇包底部放置球化剂、覆盖剂及合金Sb；温度控制为1500～1510℃时，预先放置合金Ni后，将电炉中铁液倒入铁水包内，并进行2-3分钟的铁水静置，再将静置后的铁水倒入浇包，同时加入一次孕育剂，铁液发生球化和一次孕育反应，孕育时间控制在5-8分钟以内；随后，当浇包内铁液温度达到1340～1370℃时，开始浇入铸型，浇注过程中加入随流孕育剂；浇注结束后，在砂型中缓慢冷却至400℃以下，从铸型中清出铸件。