[发明专利]一种铸态高强度高伸长率合成球墨铸铁及其制备方法

说明书

本发明涉及到铸态高强度高伸长率合成球墨铸铁领域。是一种铸态高强度高伸长率合成球墨铸铁及其制备方法。其在铸态条件下满足性能要求为抗拉强度R_m≥700MPa，断后伸长率A≥10%；基体为珠光体‑铁素体混合基体，其中珠光体的含量为55%~75%，球化级别1~2级，石墨大小6~7级，由按质量百分比计的以下元素组成为：C：3.5%~3.7%、Si：2.9%~3.3%、Mn≤0.2%、P≤0.035%、S≤0.02%、Cu：0.5%~0.7%、Ni：0.55%~0.75%、Mg：0.030%~0.065%，余量为Fe以及微量元素。其具体制备方法为：采用废钢和原料纯铁增碳在中频感应炉中熔炼原铁水，然后进行预处理、球化处理和孕育处理，最后浇注，在铸态条件下实现QT700‑10。

技术领域

本发明涉及到铸态高强度高伸长率合成球墨铸铁领域。是一种铸态高强度高伸长率合成球墨铸铁及其制备方法。属于高性能金属材料领域，主要用作汽车、高铁零部件及要求综合力学性能较高的机械部件。

背景技术

球墨铸铁成本低廉，综合性能优良，在工程领域应用广泛，并保持着持续稳定的发展和増长。以球铁件替代冲焊件、铸钢件，可带来成本降低、结构稳定、刚度提升等诸多优势，但亦对球墨铸铁的综合力学性能提出了更高要求。现行国家标准(GB／T 1348—2009)规定的球墨铸铁牌号中，抗拉强度为700 MPa时伸长率为2％，为了稳定获得性能，往往还需要热处理。随着社会的迅速向前发展，这种标准已经很难满足人们的使用需求了，特别是伸长率明显偏低，不能满足汽车、高铁等行业零部件的轻量化使用要求。相对于传统球墨铸铁及其制备方法而言，铸态合成球铁的优势明显。具体表现在，生产铸态合成球铁主要炉料废钢等材料P、S 含量低，杂质少，故熔炼出的铁水质量好，力学性能明显优于普通球铁，且性能波动范围不大，铸造性能好，材质均匀，加工性好，加之废钢量供应充足，价格也比新生铁便宜，生产中废钢是直接加入，无需重熔，可大大降低合成铸铁的生产成本。因此，用废钢增碳的方法合成球铁，变废为宝，可实现资源的循环利用，大量节约资源。特别是在铸态条件下实现高强度高伸长率合成球铁的生产，不用进行后续热处理，省时省力，可缩短产品生产周期，降低工厂的生产成本。但是，也对球铁的生产技术提出了更高的要求。因此，通过废钢等材料增碳合成球墨铸铁，并在铸态的基础上提高球铁的性能将是球铁发展的必然趋势，而开发铸态高强度高伸长率球铁必将是未来球铁发展领域的热点之一。

中国专利CN102230122A公开了一种球墨铸铁的生产方法，属于高强度高伸长率球铁的领域，所述高强度高伸长率球墨铸铁的各元素质量百分比为：C：3.4%~3.9%，Si：2.2%~2.8%，Mn≤0.45%，P≤0.03%，S≤0.02%，Cr≤0.02%，Ni≤0.02%，Cu≤0.35%，Mo≤0.01%，Sn≤0.02%，Sb≤0.005%。尽管该发明的生产方法所制备的QT600-10强度较高，塑韧性好，铸造成本低，但是，该材料不适宜更高强度之要求。中国专利CN104388810A公开了一种铸态球墨铸铁的制备方法。该方法生产的球墨铸铁抗拉强度达到了700MPa，但是伸长率仅为4.5%左右，虽然达到了现行国标QT700-2的要求，却不能满足同级别材料的更高伸长率的要求。

发明内容

本发明的目的是要提供一种铸态高强度高伸长率合成球墨铸铁及其制备方法。该铸态高强度高伸长率合成球墨铸铁的强度较高，塑韧性好，综合性能优良。

本发明的技术方案是：一种铸态高强度高伸长率合成球墨铸铁及其制备方法，其特征在于：由按质量百分比计的以下元素组成：C：3.5%~3.7%、Si：2.9%~3.3%、Mn≤0.2%、P≤0.035%、S≤0.02%、Cu：0.5%~0.7%、Ni：0.55%~0.75%、Mg：0.030%~0.065%，余量为Fe以及微量元素。

所述制备方法包括以下步骤：

（1） 配料及熔炼：在中频感应炉中加入增碳剂、20%~30%的废钢、50%~60%的原料纯铁、10%~20%的球铁回炉料，升温至1550℃左右，将所加入的原材料熔化为原铁水。