[发明专利]一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材及其制备方法

说明书

本发明属于铸铁材料及铸造冶金技术领域，特别涉及一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材及其制备方法。该型材是由下列元素按照质量百分比制备而成：碳：3.45％‑3.55％，硅：2.60％‑2.70％，锰：0.30％‑0.40％，镁：0.04％‑0.06％，磷：0.025％‑0.06％，硫：0.008％‑0.015％，其余为铁。本发明解决了在大断面球墨铸铁型材在生产时，该型材的心部液心内的球化与孕育衰退，石墨汇聚合并，石墨晶核数量少，石墨畸变，使得该型材整体球化率低，球墨粗大，石墨畸形，铸件性能下降，严重时，甚至会造成铸件报废的问题，具有实用性强的优点。

技术领域

本发明属于铸铁材料及铸造冶金技术领域，特别涉及一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材及其制备方法。

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。

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效的提高铸铁的机械性能，特别是提高塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。所以石墨的球化级别影响球墨铸铁的性能。根据GB/T9441-2009，根据石墨的形态及其分布和球化率，参考其对机械性能影响的趋势和工艺特点，将球化分为六级，具体为1-6 级，1级最好，石墨球化率不低于95％；石墨大小的球化分级为3-8级，8级最好，球状石墨直径在100倍显微镜下的实际石墨长度为0.06-0.015mm。所以在制备球墨铸铁时，提高石墨球化率，获得更好等级的石墨是制造球墨铸铁的关键。

大断面球墨铸铁是指最大厚度大于100毫米的球墨铸件所用的球墨铸铁，现有的大断面球墨铸铁由于断面过厚，冷却速度缓慢，大断面球墨铸铁的心部液心内容易球化与孕育衰退，石墨汇聚合并，石墨晶核数量少，石墨畸变，使得铸铁整体球化率低，石墨粗大，石墨畸形，铸件性能下降，严重时，甚至会造成铸件报废。本发明针对这一问题，探索出了一种实用可行的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材及其制备方法，其解决了一种大断面球墨铸铁型材在生产时，该型材的心部液心内的球化与孕育衰退，石墨汇聚合并，石墨晶核数量少，石墨畸变，使得该型材整体球化率低，球墨粗大，石墨畸形，铸件性能下降，严重时，甚至会造成铸件报废的问题。

一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材，该型材是由下列元素按照质量百分比制备而成：碳：3.45％-3.55％，硅：2.60％-2.70％，锰：0.30％-0.40％，镁： 0.04％-0.06％，磷：0.025％-0.06％，硫：0.008％-0.015％，其余为铁。

采用上述技术方案，得到的大断面球墨铸铁型材的石墨形态好，石墨圆整度高，石墨细小，石墨球化率高，且得到的大断面球墨铸铁型材强度高、韧性好。

进一步优选为：该型材是由下列元素按照质量百分比制备而成：碳：3.48％，硅：2.65％，锰：0.37％，镁：0.048％，磷：0.035％，硫：0.01％，其余为铁。

一种大断面高强度高韧性球墨铸铁型材的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)炉前准备，将水冷石墨结晶器与连铸拉拔的保温炉组合安装完毕后，使用天然气烘烤连铸拉拔的保温炉，烘烤时间为3-5小时，生产前连铸拉拔的保温炉内的温度为500-600℃；

(2)配料，将生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁块以及锰铁按下列目标值计算称取以上金属材料：碳：3.55％-3.65％，硅：1.3％-1.4％，锰：0.32％-0.42％，其中生铁的选用量为配料总质量的50％-55％,废钢的选用量为配料总质量的 30％-35％；