[发明专利]一种高韧性铁素体球墨铸铁及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高韧性铁素体球墨铸铁及其的制备方法，该高韧性铁素体球墨铸铁，按重量百分比计，包括以下组分：硅4.1～4.3％、碳2.5～3.5％、硫0.001～0.012％、镁0.020～0.032％、锰0.20～0.25％、铬0.05～0.08％、钼0.55～0.65％、锡0.008～0.010％、铜0.01～0.03％、磷0.001～0.04％、钽1～2％和余量的铁。本发明通过添加钽元素和含硒孕育剂，再经过多步热处理熔炼，制备得到的铁素体球墨铸铁具有优异的机械性能，解决了在低温条件下铁素体球墨铸铁韧性低、强度不足的问题。

技术领域

本发明涉及铁素体球墨铸铁制备技术领域，尤其涉及一种高韧性铁素体球墨铸铁及其制备方法。

背景技术

球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度，其综合性能接近于钢。正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁按基体组织不同，可分为珠光体球墨铸铁、铁素体球墨铸铁、贝氏体球墨铸铁以及铁素体、珠光体混合基体型球墨铸铁四大类。铁素体球墨铸铁是指基体中铁素体含量大于80％、其余为珠光体的球墨铸铁，其具有良好的塑性和韧性，故应用最为广泛。

随着机械设备向轻便化、低耗能能、高效率的趋势发展，人类对铁素体球墨铸铁的各种性能要求也在不断升高。铁素体球墨铸铁具有良好的初性和不容易发生脆性断裂等优点，满足大型风力发电机组轮穀、变速箱、底座等部件在常温和较低温度工作环境下的使用要求，但在低于-40℃的低温条件下，其力学性能发生显著变化容易发生脆性破坏。

CN110983166A公开了一种加Ni高强度铁素体球墨铸铁及其制备方法。该发明加Ni高强度铁素体球墨铸铁按重量百分比计，包括以下各组分：C 3.60％～3.90％，Si 2.15％～2.30％，Mn＜0.20％，Mg 0.035％～0.050％，P≤0.035％，S≤0.015％，Ni 0.4％～0.6％，余量为铁，制备时选用优质生铁、废钢，电炉熔化铁水并控制碳硅锰含量，Ni加在中间浇包中，先从熔化炉出铁水到中间包，再倒包到球化包中进行球化处理，球化包中加入一定量的预处理剂、球化剂、孕育剂进行铁水处理，球化效果好。该发明制备方法简单，制备得到的铁素体球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度和延伸率达到并超过了要求值，且带V形缺口的-30℃冲击值也达到了要求，金相效果较好。

CN105861915A公开了一种铁素体球墨铸铁及其制备方法，所述铁素体球墨铸铁中各元素成份的质量百分比为：碳3.5％～3.8％，硅2.4％～2.7％，锰0.29％～0.35％，铈0.03％～0.04％，镁0.045％～0.06％，钇0.08％～0.1％，钼0.01％～0.02％，铼0.02％～0.03％，磷≤0.04％，硫≤0.018％，余量为铁，其制备方法具体包括以下步骤：(1)用中频感应电炉对原料进行熔化，然后进行脱硫处理；(2)将碳化硅粉末和稀土镁合金混合均匀后倒入球化包内，上面覆盖第一孕育剂，进行球化处理和第一次孕育处理，再进行第二次孕育处理，浇注，得铸件；(3)将铸件进行热处理，得铁素体球墨铸铁，该发明中的铁素体球墨铸铁球化率高，具有较高的强度及优异的韧性和冲击塑性，制备方法简单高效。

目前提高铁素体球墨铸铁韧性的研究大部分都在-30～-10℃，但在更低温条件下，保证铁素体球墨铸铁机械强度的同时，提高铁素体球墨铸铁韧性是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明通过添加钽元素来制备铁素体球墨铸铁，解决了在低温条件下铁素体球墨铸铁机械强度的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种高韧性铁素体球墨铸铁，按重量百分比计，包括以下组分：硅4.1～4.3％、碳2.5～3.5％、硫0.001～0.012％、镁0.020～0.032％、锰0.20～0.25％、铬0.05～0.08％、钼0.55～0.65％、锡0.008～0.010％、铜0.01～0.03％、磷0.001～0.04％、钽1～2％和余量的铁。