[发明专利]一种球墨铸铁桥壳及其制造方法

说明书

本发明涉及一种球墨铸铁桥壳及其制备方法，球墨铸铁桥壳的化学成分按重量百分比计为:碳:3.45‑3.70％，硅:3.6‑4.3％，锰:0.31‑0.58％，硫:0.05％以下，磷:0.05％以下，铋:0.0016‑0.0032％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素，并且碳含量[C]、硅含量[Si]、铋含量[Bi]满足1300≤[Si]:[Bi]≤2300以及1500≤([C]+1/3[Si]):[Bi]≤2500，其制备方法包括熔炼、球化、孕育、浇注步骤，并且孕育过程中使用含Bi孕育剂；该桥壳兼顾了强度、韧性、硬度、延伸率以及疲劳性能，还具有轻量化的特点。

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁桥壳及其制造方法，该桥壳兼顾了强度、韧性、硬度、延伸率以及疲劳性能，还具有轻量化的特点，可以适用于重载荷、大功率的工况使用，本发明还提供了上述球墨铸铁桥壳的制备方法。

背景技术

桥壳是车辆最重要的承重部件之一，通常要求其材料具有高的强度、延伸率、硬度、韧性、疲劳强度，以确保车辆在长期的行驶和颠簸振动中能够安全运行。并且近年来，降低车辆能耗是一个主要的课题，为车辆减重很重要的一个发展方向。由于桥壳结构大，尺寸厚，导致其重量较高，因此，实现桥壳的轻量化是降低车辆量能耗的有利渠道。

目前车辆的桥壳多选用QT450-10和QT500-7等球墨铸铁材料。但是这些材料难以兼顾强度、延伸率、韧性，特别是疲劳性能较差，高载荷下长期使用容易出现疲劳损坏。如QT450-10延伸可以满足要求但强度不符合要求，QT500-7材料强度满足要求但延伸相差较远，为了确保性能达标，通常使用这两种材料的桥壳壁厚较厚，重量较高，不利于整车轻量化要求，并且二者的韧性和疲劳性能也较低，无法满足轻量化、重载荷、大功率工况使用要求，因此要求开发一种高强度、高延伸率、高韧性、高疲劳性能且硬度理想的桥壳用球墨铸铁材料，以满足零件的轻量化高性能要求。

发明内容

本发明提供一种兼顾了强度、韧性、延伸率、疲劳性能、硬度的球墨铸铁桥壳，无需添加贵重的元素Ni、Cu、Mo等，在低成本条件下即可实现实桥壳的轻量化和高性能。

本发明的技术目的是通过以下手段实现的。

本发明提供一种球墨铸铁桥壳，所述球墨铸铁桥壳的化学成分按重量百分比计为:碳:3.45-3.70％，硅:3.6-4.3％，锰:0.31-0.58％，硫:0.05％以下，磷:0.05％以下，铋:0.0016-0.0032％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素，并且碳含量[C]、硅含量[Si]、铋含量[Bi]满足1300≤[Si]:[Bi]≤2300以及1500≤([C]+1/3[Si]):[Bi]≤2500。

本发明的技术目的主要是依靠对球墨铸铁桥壳的成分及含量的调整实现的。

使用Si进行固溶强化，Si可以提高桥壳的强度和硬度，但是强度的提高往往会带来延伸率的损失，而Mn也是强化和提高硬度的元素，Mn与Si的作用类似，但Mn容易生成碳化物，恶化延伸率和韧性，因此，控制Si:3.6-4.3％、Mn:0.31-0.58％，即采用高硅低锰的设计，这样桥壳的强度、硬度性能能够得到基本保证，并且合金化元素比较低廉。作为优选，Si为3.7-4.2％，Si更优选3.75-4.1％；Mn优选为0.35-0.55％，Mn更优选为0.40-0.50％。

但是在Si含量较高时，会导致球墨铸铁桥壳石墨碎块化，严重影响球墨铸铁的性能，现有技术认为通过采用含Bi的孕育剂，可以克服石墨碎块化的问题，而本发明的发明人在生产过程中发现，通过将Si和Bi的含量控制在一定的比例范围内，可以在防止石墨碎块化的同时获得高的韧性和延伸率。