[发明专利]一种高性能的球墨铸铁及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及球墨铸铁技术领域，尤其是涉及一种高性能的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，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。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。

球墨铸铁是通过球化处理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。

铸铁是含碳量大于2.11％的铁碳合金，由工业生铁、废钢等钢铁及其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到，铸铁中的碳以石墨形态析出，若析出的石墨呈条片状时的铸铁叫灰口铸铁或灰铸铁、呈蠕虫状时的铸铁叫蠕墨铸铁、呈团絮状时的铸铁叫白口铸铁或码铁、而呈球状时的铸铁就叫球墨铸铁。

目前，现有球墨铸铁的综合力学性能不太理想，尤其是强度与耐磨性随着科技进步，越来越不能满足实际工程需要，且球墨铸铁的铸造成型工艺也影响了球墨铸铁件的力学性能。

因此，如何提供一种具有高性能，尤其是高强度高韧性的球墨铸铁是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能的球墨铸铁，该球墨铸铁具有较高的强度和较高的韧性，且能够适用于大型或超大型起重设备、旋挖钻以及卷扬减速机的零部件需要。本发明的另一目是提供一种上述球墨铸铁的制备方法。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种高性能的球墨铸铁，包括以下重量百分比的组分：3.0％～3.3％的C；3.6％～4.0％的Si；S<0.02％；P<0.03％；Mn<0.3％；0.02％～0.04％的Mg；0.01％～0.025％的RE；0.2％～0.3％的Mo；0.12％～0.15％的Ni；0.003％～0.010％的Ca，0.005％～0.010％的Ba，且0.010％≤Ca+Ba≤0.020％，Bi≤0.003％；余量为Fe以及不可避免的杂质。

优选的，所述Mo的重量百分比为0.22％～0.28％。

优选的，所述Ni的重量百分比为0.125％～0.145％。

优选的，所用球墨铸铁的抗拉强度σ_b≥540MPa，屈服强度σ_0.2≥400MPa，延伸率δ≥14％。

本发明提供了一种高性能的球墨铸铁，在成分配比上；通过增加Si含量，重量百分比达到了3.6％～4.0％，促进石墨化，细化铁素体，同时Si在铁基体中起到了固溶强化效果，实现了较高的强度；通过增加Mo细化了铁素体，强化了基体，改善提高了强度、硬度、韧性等综合性能；通过增加Ni强化铁素体，细化石墨，增加石墨球数量，提高球化效果，强化基体，消除了由于Si含量的增加所带来的硅脆性影响，提高了基体的韧性。本配比成分使球墨铸铁中石墨球的数量、大小、形态和分布，获得95％以上的铁素体基体和细小、均匀、弥散分布的大量球状石墨的铸态组织。本发明工艺方法简单，原料和生产成本较低，易于推广应用。

本发明还提供上述的球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：

1)制取目标球墨铸铁件的模样：

当所述球墨铸铁件包括内径小于等于3cm且长度大于等于10cm的空心腔结构时，所述球墨铸铁件模样包括第一模样与第二模样，所述第一模样与所述第二模样的粘结拼接面重合于所述球墨铸铁件中的空心腔结构与其余非空心腔部位的分界面；

将无规共聚聚丙烯塑料通过注塑成型方法制取所述第二模样；

将无规共聚聚丙烯塑料通过注塑成型方法制取所述第一模样，然后将所述第一模样的除了与所述第二模样拼接的端面之外的表面浸渍涂料，然后撒砂，然后烧结，在烧结的过程中所述第一模样气化失模，得到所述第一模样的型壳，所述型壳的用于与所述第二模样拼接的开口为用于使得铁水流入的开口；

将无规共聚聚丙烯塑料通过注塑成型方法制取浇道系统模样；

取一个无规共聚聚丙烯塑料件，将所述第二模样的与所述第一模样拼接的端面通过粘结连接与所述无规共聚聚丙烯塑料件的一个端面连接，将所述无规共聚聚丙烯塑料件的另一个端面插入所述型壳的开口中以将所述第二模样与所述型壳无缝隙拼接成一体件用于铸造目标球墨铸铁件；