[发明专利]一种铸态高强韧合成球墨铸铁QT800-5及其制备方法

说明书

本发明提供一种铸态高强韧合成球墨铸铁QT800‑5，包括如下组分及其质量百分数：C：3.70％～3.95％、Si：3.3％～3.5％、Mn≤0.2％、P≤0.035％、S≤0.02％、Cu：0.5％～0.7％、Ni：0.55％～0.75％、Mg_残：0.035％～0.065％，余量为Fe及微量元素，其制备方法包括如下步骤：配料及熔炼；合金化；预处理和球化处理；孕育处理及浇注。本发明采用废钢增碳在中频感应炉中熔炼原铁液，加入硅铁、阴极铜进行合金化，合金化元素镍由球化剂带入，然后进行预处理、球化处理和孕育处理，最后浇注，产品具有强度高、塑韧性好、综合性能优良等性能。

技术领域

本发明涉及高性能金属材料制造技术领域，具体涉及一种铸态高强韧合成球墨铸铁QT800-5及其制备方法。

背景技术

球墨铸铁因其低廉的成本，优良的综合性能，在工程领域应用广泛，并保持着持续稳定的发展和増长。以球墨铸铁件替代冲焊件、铸钢件，可带来成本降低、结构稳定、刚度提升等诸多优势，但亦对球墨铸铁的综合性能提出了更高要求，而其中又以疲劳强度为最重要的指标。较高的强度配合较高的伸长率常常可以得到最佳的疲劳性能。因而，高疲劳强度球墨铸铁材质的开发，特别是在铸态下实现，是现今工业界，尤其是重型车零部件等领域的一个重要研究方向。

铸态合成球铁是指不用新生铁，只用废钢和回炉料等材料，采用增碳的方法来调节碳量且不需热处理而生产球墨铸铁件。由于我国工业体系庞大，钢铁用量巨大，因而工业废钢资源十分充足，用废钢增碳的方法合成球铁，变废为宝，可实现资源的循环利用，大量节约资源；废钢所含杂质元素较少，用废钢合成球铁，熔炼出的铁液质量好，材质均匀性好，且力学性能及加工性能更加优良，对提高球铁性能较为有利。同时，当球墨铸铁铸态性能能够达到技术要求，就不再需要进行热处理了，这样将会大大缩短生产周期、减少人力物力、节约能源，同时也对球铁的生产技术提出了更高的要求。现行国家标准(GB/T 1348—2009)规定的球墨铸铁牌号中，抗拉强度为800MPa时伸长率为2％，而且还常常需要热处理。随着社会的发展，这种标准已经很难满足人们的使用需求了。因此，以废钢等原材料为主要原料，通过增碳合成球墨铸铁，并在铸态的基础上提高球铁的性能将是球铁发展的必然趋势，而开发铸态高性能球铁必将是未来球铁发展领域的热点。

也正因为球墨铸铁强度高，塑韧性好，抗冲击性能优良，很多传统行业中使用的铸钢件、锻件现在都改成球墨铸铁来生产。

中国专利CN102230122A公开了一种球墨铸铁的生产方法，属于高强韧球铁的领域，所述QT600-10的各元素质量百分比为：C：3.4％～3.9％，Si：2.2％～2.8％，Mn≤0.45％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr≤0.02％，Ni≤0.02％，Cu≤0.35％，Mo≤0.01％，Sn≤0.02％，Sb≤0.005％。该发明的球墨铸铁生产方法，在保持原有抗拉强度600MPa以上的基础上，材料的塑韧性大幅提高，且铸造成本较低；但是该发明所制备的QT600-10不能满足对材料更高强度的要求。中国专利CN104388810A公开了一种铸态球墨铸铁QT700-4的制备方法，包括熔炼、化学成分的调整及合金化、球化和孕育处理、浇注等。其抗拉强度和伸长率也不适用于更高强度及综合性能的材质要求。中国专利CN106435337A公开了一种球墨铸铁及其制备方法，球墨铸铁的抗拉强度750MPa，屈服强度约560MPa，断后延伸率达到7.5％以上。但是，强度仍然难以适于更高疲劳强度及综合性能的材质要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种铸态高强韧合成球墨铸铁QT800-5及其制备方法，采用废钢增碳在中频感应炉中熔炼原铁液，加入硅铁、阴极铜进行合金化，合金化元素镍由球化剂带入，然后进行预处理、球化处理和孕育处理，最后浇注，产品具有强度高、塑韧性好、综合性能优良等性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：