[发明专利]一种高强度高韧性低温球墨铸铁及其生产工艺

说明书

本申请涉及球墨铸铁的技术领域，具体公开了一种高强度高韧性低温球墨铸铁及其生产工艺。一种高强度高韧性低温球墨铸铁，包括以下重量百分比的元素：C 3.5‑3.6%、Si 2.2‑2.4%、Mn 0.15‑0.2%、P 0.02‑0.03%、S≤0.015%、Mg 0.03‑0.05%、Ni 1.1‑1.2%、Cu 0.4‑0.5%、Mo 0.1‑0.15%；其生产工艺为：S1.熔炼：将原料混合熔炼，得铁液；S2.球化处理：S2.1.球化与一次孕育；S2.2.除渣：S2.3.二次孕育；S2.4.除渣；S2.5.浇注时，随流加入随流孕育剂。本申请具有高强度、高韧性、低温性能优越的优点。

技术领域

本申请涉及球墨铸铁的技术领域，更具体地说，它涉及一种高强度高韧性低温球墨铸铁及其生产工艺。

背景技术

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可锻铸铁或码铁、而呈球状时的铸铁就叫球墨铸铁。

球墨铸铁具有优良的力学性能、加工性能、耐磨性能、吸震性能，且制造成本低，已发展为仅次于灰铸铁的铸铁材料，被广泛应用于轨道交通行业，我国轨道交通行业纬度跨度很大，寒冷地区冬季的温度可达到-40 ℃以下，而普通球墨铸铁普通的球墨铸铁的耐低温性不够，随着铸件使用温度的下降，球墨铸铁逐渐发生由韧性向脆性转变，使得普通的球墨铸铁在应用于低温下承受动载荷的工件方面受到极大的制约。

因此，开发高强度高韧性可以满足低温使用需求的球墨铸铁显得尤为重要。

发明内容

为了在保证球墨铸铁高强度高韧性的同时提高球墨铸铁的低温性能，本申请提供一种高强度高韧性低温球墨铸铁及其生产工艺。

第一方面，本申请提供一种高强度高韧性低温球墨铸铁，采用如下的技术方案：

一种高强度高韧性低温球墨铸铁，包括以下重量百分比的元素：C 3.5-3.6%、Si2.2-2.4%、Mn 0. 15-0.2%、P 0.02-0.03%、S≤0.015%、Mg 0.03-0.05%、Ni 1.1-1.2%、Cu0.4-0.5%、Mo 0.1-0.15%。

通过采用上述技术方案，碳和硅是促进石墨化的元素，在一定的条件下，提高含碳量可增加石墨球数，改善石墨形态，但含碳量过高会导致铁液碳当量过高而产生石墨漂浮倾向或出现石墨漂浮，硅能明显促进石墨化，增加铁素体，改善球墨铸铁的塑性和韧性；同时碳还可以促进镁的吸收，改善球化，提高石墨球的圆整度，提高铁液的流动性，能够促进石墨化，减少白口倾向。铜可以促进石墨化，促进珠光体的形成，减少或完全抑制铁素体的形成，将碳、硅、铜的配比控制在本申请的范围内，可以有效提高球墨铸铁的抗拉强度与冲击韧度。

锰对球墨铸铁的塑性和韧性是有害的，锰在球墨铸铁中易在晶界富集，导致塑性和韧性急剧下降，本申请将锰含量控制在较低水平，钼能降低球墨铸铁的脆性转变温度，在锰含量较低的球墨铸铁加入钼。控制钼与锰的配比可提高铸态冲击韧性。镍可以使球墨铸铁中的铁素体受到抑制，降低奥氏体转变温度，稳定铁素体，使得珠光体细化、数量增多，扩大稳定系Fe-G和介稳定系Fe-FeC之间的共晶温度间隔，共晶期间促进石墨化，并细化石墨，同时固溶强化基体组织，与钼结合使用提高球铁的抗拉强度和冲击韧性。

球墨铸铁中各元素之间相互配合，调控石墨性能，在本申请的配比范围内，球墨铸铁的抗拉强度达到668-693 N/mm²，延伸率达到9.9-11.3%，-40℃冲击功达到6.0-8.2J。

第二方面，本申请提供一种高强度高韧性低温球墨铸铁的生产工艺，采用如下的技术方案：

一种高强度高韧性低温球墨铸铁的生产工艺，包括以下步骤：

S1.熔炼：