[发明专利]一种高强度球墨铸铁及其制备方法

说明书

本发明涉及球墨铸铁技术领域，具体涉及一种高强度球墨铸铁及其制备方法；本发明公开了一种高强度球墨铸铁及其制备方法，由以下质量百分比的元素成分组成：C 3.55‑3.80％，Si 2.50‑2.80％，Mn 0.55‑0.80％，Zr 0.02‑0.05％，Mg 0.030‑0.060％，Mo 0.3‑0.5％，Cu 0.015‑0.018，RE 0.020‑0.040％，P≤0.06％，S≤0.03％，余量为Fe及不可避免的少量杂质；本发明采用低稀土镁合金球化剂，有效的控制了稀土的残留量，控制了碳化物的形成，提高了石墨球的圆整度和球化率；热处理通过盐浴与空气的分级冷却能够在减少铸件内应力的同时，防止其发生变形和开裂；本发明制备的球墨铸铁具有优良的硬度、抗拉强度、冲击韧性与屈服强度，适宜推广使用。

技术领域

本发明涉及球墨铸铁技术领域，具体涉及一种高强度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，除Fe外，还含及其它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。

随着工业的发展，现有球磨铸铁已经被用于许多大型的机械设备中，例如：超大型起重设备、桥梁、大型机床等。由于大型设备的重量较大，这就对球墨铸铁的强度提出了新的要求。

发明内容

针对以上问题，本发明公开了一种高强度球墨铸铁及其制备方法，制备的球墨铸铁具有优异的硬度、抗拉强度、冲击韧性与屈服强度。

为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

一种高强度球墨铸铁，由以下质量百分比的元素成分组成：C 3.55-3.80％，Si2.50-2.80％，Mn 0.55-0.80％，Zr 0.02-0.05％，Mg 0.030-0.060％，Mo 0.30-0.50％，Cu0.015-0.018，RE 0.020-0.040％，P≤0.06％，S≤0.03％，余量为Fe及不可避免的少量杂质。

一种高强度球墨铸铁，其制备方法包括以下步骤：

a、配置原料，将其投入到中频感应电炉中进行熔融，熔融过程中保证铁水温度为1560-1600℃，熔融后得到原铁水，出炉；

b、采用堤坝式冲入法，将球化剂加入球化包堤坝靠炉体一侧，接着将粒度为3-8mm的孕育剂覆盖在球化剂表面，然后放置一块厚度为8mm的专用压板用铁叉捣平，将铁水加入到球化包中进行球化处理及一次孕育，当铁水全部注入后，随流加入粒度为1-3mm的孕育剂进行二次孕育处理，球化处理温度保持在1510-1540℃，接着向铁液中加入扒渣剂，搅拌、扒渣；

c、将温度降至1330-1360℃后，将铁水快速浇入砂模中，得到球墨铸铁；

d、将球墨铸铁加热到850-900℃，恒温90-120min后将球墨铸铁放入到120-150℃的盐浴中进行冷却，冷却3-5min后，取出空冷，空冷至室温后得到高强度球墨铸铁。

优选地，步骤a中所述堤坝高度为100-200mm。

优选地，步骤b中所述球化剂型号为FeSiMg8RE3，其加入量为铁液质量的1.0-1.2％。