[发明专利]一种耐低温高韧性球墨铸铁的制备方法

摘要

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。

主权项

1.一种耐低温高韧性球墨铸铁的制备方法，其特征在于：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；在铁液浇入浇包过程中随流加入硅钡孕育剂，孕育温度1470℃‑1500℃，静置1‑2min；；(5)第三次孕育处理第三次孕育处理采用硅锆孕育剂孕育，为随流孕育，硅锆孕育剂颗粒尺寸为0.2‑0.5mm，硅锆孕育剂的加入量为4.8g±0.1g；在铁液由浇包浇入铸型内腔的过程中随流加入硅锆孕育剂，孕育温度1340℃‑1370℃；(6)超声振动处理在浇包底部增设超声波发射器，超声频率40‑100kHz，超声振动时间自浇入浇包内起，至浇包内铁液浇入铸型内为止；(7)脉冲电流辅助热处理采用低压脉冲电流对球墨铸铁进行高密度脉冲电流辅助热处理，电压1000V，电流密度2.1×103A/mm2，升温速率为4℃/s，处理温度为800℃，处理时间为3min；(8)检测、分析、表征对制备的球墨铸铁的金相形貌、金相组织、物理性能、力学性能进行检测、分析、表征；用金相显微镜和扫面电子显微镜分析金相形貌和金相组织；用硬度计进行硬度性能分析；用万能电子试验机进行力学性能分析；结论：制备的耐低温高韧性球墨铸铁呈灰色，块体，伸长率达20％，在‑40℃条件下，硬度值达HB＝180，冲击功达24.3J/mm2，可满足在‑40℃低温下安全使用。