[发明专利]一种耐低温高韧性的球墨铸铁及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐低温高韧性的球墨铸铁，对球墨铸铁材料进行了成分强化，本发明还提供了一种耐低温高韧性的球墨铸铁的制备方法，对球墨铸铁材料进行了工艺强化，成分强化结合工艺强化实现强强联合，使得该球墨铸铁材料的抗拉强度≥450MPa，屈服强度≥290MPa，延伸率δ≥24％，‑40℃冲击功Akv≥15J，从而使得该球墨铸铁材料可以在‑60℃至‑40℃低温条件下正常使用，对高寒地区的工程建设与经济发展具有重要的现实意义和应用价值。

技术领域

本发明涉及球墨铸铁材料技术领域，尤其是涉及一种耐低温高韧性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，尤其是低温冲击韧性较低，在低温条件下易于发生脆性断裂，无法满足低温环境的技术性能要求，且球墨铸铁的铸造成型工艺也影响了球墨铸铁铸件的力学性能。目前在低温环境下工作的大型设备迫切需要使用耐低温高韧性球墨铸铁材质的零部件，以此保证其运行可靠和使用安全。

因此，如何提供一种可以在-60℃至-40℃低温条件下正常使用的球墨铸铁材料，利于高寒地区的工程建设与经济发展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耐低温高韧性的球墨铸铁，该球墨铸铁材料可以在-60℃至-40℃低温条件下正常使用，对高寒地区的工程建设与经济发展具有重要的现实意义和应用价值。本发明的另一目是提供一种耐低温高韧性的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：

一种耐低温高韧性的球墨铸铁，包括以下重量百分数的组分：3.8％～4.0％的C，1.5％～2.5％的Si，0.015％～0.025％的Ti，0.002％～0.004％的Mo，0.002％～0.004％的V，S＜0.015％，P＜0.03％，0.03％～0.05％的Mg，0.02％～0.03％的Re，0.0015％～0.0100％的Ca，0.0015％～0.0100％的Ba,0.0008％～0.0020％的Bi，0.0025％～0.0045％的Zr，余量为Fe以及不可避免的杂质。

一种上述的耐低温高韧性的球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：

1)按照消失模铸造方法利用泡沫塑料制取目标铸件的铸件模样：在制取铸件模样的过程中掺入粉末状的二次孕育剂使得发泡成型后得到的固态的泡沫塑料材质的铸件模样中含有均匀分布的二次孕育剂粉末；

利用泡沫塑料制取浇道的浇道模样；

然后将所述浇道模样粘结在所述铸件模样的底面上，且控制所述浇道模样与所述铸件模样的轴向方向相互平行，得到包括所述铸件模样以及浇道模样的模样一体件；

然后采用浸涂方式在模样一体件的外表面涂覆耐火涂料，然后烘干；

取上敞口箱，将模样一体件以立式方式放置于所述上敞口箱内；