[发明专利]一种耐低温高韧性的球墨铸铁及其制备方法

摘要

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。

主权项

1.一种耐低温高韧性的球墨铸铁的制备方法，其特征在于，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；然后设置上升液管，所述上升液管穿过且固定在所述上敞口箱的下箱底上，所述浇道模样的下端与所述上升液管的上端开口对接接触，且所述浇道模样的下端面完全遮盖所述上升液管的上端开口，密封所述上升液管与所述上敞口箱下箱底的连接处；然后设置真空抽吸管，所述真空抽吸管穿过且固定在所述上敞口箱的侧箱壁上，所述真空抽吸管的内端与所述模样一体件间隔一定距离，所述真空抽吸管的外端露在所述上敞口箱的外面且与真空泵连通，密封所述真空抽吸管与所述上敞口箱侧箱壁的连接处；然后按照消失模铸造方法向所述上敞口箱内填干石英砂，然后振动造型；然后按照消失模铸造方法在上敞口箱内的铸型的上表面上密封覆盖塑料薄膜；2)冶炼：冶炼铁水，当铁水温度达到1490℃～1530℃时，炉前调整铁水成分使得铁水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％，余量为Fe以及不可避免的杂质；当铁水成分合格后，扒渣；然后，保温3min～5min，然后准备铁水出炉；然后进行球化处理：将轻稀土镁合金球化剂置于浇包底部，其上覆盖长效硅钡钙孕育剂，采用盖包堤坝式铁水冲入法球化工艺对铁水进行球化处理；然后进行一次孕育处理：向球化处理后的铁水中加入长效硅钡钙锆合金孕育剂，进行一次孕育处理；然后将一次孕育处理后得到的铁水用敞口容器盛装；3)将步骤2)中的敞口容器放置在一个密闭的第二箱子内，且使得所述上升液管的下端穿过所述第二箱子的顶箱盖浸入所述敞口容器中的铁水中，密封所述上升液管与所述第二箱子的连接处；4)通过进气管向所述第二箱子内吹送带压气体，同时开启真空泵抽取真空，敞口容器内的铁水在带压气体的压力以及真空的抽吸力的作用下沿上升液管上行，铁水先后把浇道模样与铸件模样气化，浇道模样与铸件模样气化后的气体通过真空抽吸管被真空泵抽走，铁水从下往上充型，直至敞口容器内的液面不再下降表明铁水注满整个铸型型腔，然后保持吹送气体与抽真空一定时间；5)当达到设计时间后，停止吹送带压气体以及抽真空；当达到开箱时间后将所述上升液管从所述第二箱子中抽出，然后拆开所述上敞口箱，然后破除铸型，得到球墨铸铁铸件；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；步骤2)中，所述轻稀土镁合金球化剂包括以下重量百分数的组分：Mg：3％～4％，Re：2％～2.5％，Si：25％～35％，余量为铁以及不可避免的杂质；轻稀土镁合金球化剂的加入量为铁水总质量的1.0％～1.2％，球化处理温度为1490℃～1520℃；且步骤2)中，长效硅钡钙孕育剂包括以下重量百分数的组分：Si：40％～50％，Ba：0.5％～0.7％，Ca：0.6％～1.0％，其余为铁以及不可避免的杂质；长效硅钡钙孕育剂的加入量为铁水总质量的0.3％～0.4％；步骤2)中，所述长效硅钡钙锆合金孕育剂包括以下重量百分数的组分：Si：40％～50％，Ba：0.5％～0.7％，Ca：0.6％～1.0％，Zr：0.5％～0.8％，其余为铁以及不可避免的杂质；长效硅钡钙锆合金孕育剂的加入量为铁水总质量的0.5％～0.6％；步骤1)中，二次孕育剂包括以下重量百分数的组分：Si：40％～50％，Ba：0.5％～0.7％，Ca：0.6％～1.0％，Bi：0.8％～1.0％，Re：0.1％～0.3％，其余为铁以及不可避免的杂质；二次孕育剂的加入量为铁水总质量的0.1％～0.15％。