高强度、高塑性球墨铸铁及其制造方法转让专利

申请号 : CN201210240448.1

文献号 : CN102747268B

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相似专利:

发明人 : 刘长森侯广怀王正军黄国涛

申请人 : 中国重汽集团济南动力有限公司

摘要 :

本发明涉及球墨铸铁材料技术领域,特别涉及一种高强度、高塑性球磨铸铁,各成分的重量百分比如下:C:3.4~3.8%,Si:2.3~2.7%,Mn:0.3~0.5%,S:0~0.03%,P:0~0.04%,Cu:0.3~0.5%,Cr:0.02~0.10%,Sb:0.001-0.005%,Mg:0.03~0.06%,Re:0.01~0.03%,其余为Fe。该种球墨铸铁材料获得圆度更高、数量更多的石墨,获得一定铁素体和珠光体比例含量的基体组织,能够稳定生产铸态情况下具有较高强度的同时,具有较高的伸长率的铸件;提高了铸件性能,满足了重型载重汽车驱动桥桥壳、支架类铸件的使用要求。

权利要求 :

1.一种高强度、高塑性球墨铸铁,其特征在于各成分的重量百分比如下:C:3.4~3.8%,Si:2.3~2.7%,Mn:0.3~0.5%,S:0~0.03%,P:0~0.04%,Cu:0.3~

0.5%,Cr:0.02~0.10%,Sb:0.001-0.005%,Mg:0.03~0.06%,Re:0.01~0.03%,其余为Fe。

2.根据权利要求1所述的高强度、高塑性球墨铸铁,其特征在于各成分的重量百分比如下:C:3.57%,Si:2.46%,Mn:0.43%,S:0.014%,P:0.04%,Cu:0.42%,Cr:0.10%,Sb:

0.0026%,Mg: 0.05%,Re:0.017%,其余为Fe。

3.根据权利要求1所述的高强度、高塑性球墨铸铁,其特征在于各成分的重量百分比如下:C:3.69%,Si:2.51%,Mn:0.46%,S:0.013%,P:0.032%,Cu:0.394%,Cr:0.08%,Sb:

0.0032%,Mg:0.053%,Re:0.016%,其余为Fe。

4.根据权利要求1所述的高强度、高塑性球墨铸铁,其特征在于各成分的重量百分比如下:C:3.76%,Si:2.56%,Mn:0.39%,S:0.016%,P:0.036%,Cu:0.44%,Cr:0.05%,Sb:

0.0023%,Mg:0.059%,Re:0.021%,其余为Fe。

5.一种权利要求1-4所述的高强度、高塑性球墨铸铁的制造方法,其特征是包括以下步骤:将各组份按照重量百分比C:3.5~3.8%,Si:1.5~1.6%,Mn:0.4~0.5%,S:

0.02~0.03%,P:0.025~0.04%,Cu:0.08~0.15%,Cr:0.05~0.10%,Sb:0.00-0.005%,其余为Fe,得到原铁液;原铁液出炉温度1490℃-1510℃,在包内冲入法加入原铁液重量

1.5-1.7%的球化剂、0.28-0.32%的孕育剂和0.3-0.35%的铜,并随流孕育加入原铁液重量

0.38-0.45%的孕育剂,得铁液,浇注;

所述孕育剂为硅铁孕育剂,组成为75wt%硅和25wt%铁;

球化剂中各组分的重量百分比为Mg:5.0~7.0%,Re:1.5~2.5%,Si:35.0~

44.0,Ca:2.0~3.0,Mn:4.0,Al:0.5,Ti:0.5,Fe余量;

铁液浇注温度控制在1390℃-1350℃范围内,浇注过程中用铁液重量0.05%的孕育剂进行瞬时孕育,浇注时间不超过15分钟;

将原铁液的三分之二冲入包内进行球化处理,包内原铁液镇静后加入剩余原铁液。

说明书 :

高强度、高塑性球墨铸铁及其制造方法

[0001] 技术领域
[0002] 本发明涉及球墨铸铁材料技术领域,特别涉及一种高强度、高塑性球墨铸铁,还涉及此球墨铸铁的制造方法。
[0003] 背景技术
[0004] 按抗拉强度大小国家标准规定球墨铸铁牌号主要有QT400-15、QT400-18、QT450-10、QT500-7、QT550-5、QT600-3、QT700-2等,强度高时塑性差、塑性高时强度低。随着重型载重汽车吨的提高和轻量化,目前使用的球墨铸铁材料已不能满足驱动桥桥壳、支架类铸件的使用要求,希望有一种强度高且具有一定塑性的球墨铸铁材料。
[0005] 目前,国内厂家主要是用传统工艺按国家标准生产,要生产高于国家标准的高强度、高塑性QT550-9等材料,传统化学成分组成和工艺方法不能保证稳定达到力学性能要求,合格率不高。虽然也有很多专利材料有公开高强、高塑性球墨铸铁,比如专利号为2
201010112076.5的中国发明专利,但其抗拉强度≥500MPa,韧性ak≥9J/cm,远远达不到重型载重汽车驱动桥桥壳、支架类铸件对材料的要求。
[0006] 发明内容
[0007] 为了解决以上国内现有普通球墨铸铁材料强度高时塑性差,而塑性高时强度低的问题,本发明提供了一种高强度、高塑性的球墨铸铁。
[0008] 本发明的另一个目的是提供所述球墨铸铁的制造方法。
[0009] 本发明是通过以下方式实现的:
[0010] 一种高强度、高塑性球墨铸铁,各成分的重量百分比如下:
[0011] C:3.4~3.8%,Si:2.3~2.7%,Mn:0.3~0.5%,S:0~0.03%,P:0~0.04%,Cu:0.3~0.5%,Cr:0.02~0.10%,Sb:0.001-0.005%,Mg:0.03~0.06%,Re:0.01~0.03%,其余为Fe。
[0012] 所述的高强度、高塑性球墨铸铁,各成分的重量百分比如下:
[0013] C:3.5~ 3.8%,Si:2.4~2.6%,Mn:0.3~0.5%,S:0.01~0.02%,P:0.02 ~0.04%,Cu:0.3~0.5%,Cr:0.05~0.10%,Sb:0.002-0.004%,Mg:0.05~0.06%,Re:0.01~
0.03%,其余为Fe。
[0014] 所述的高强度、高塑性球墨铸铁,各成分的重量百分比如下:
[0015] C:3.57%,Si:2.46%,Mn:0.43%,S:0.014%,P:0.04%,Cu:0.42%,Cr:0.10%,Sb:0.0026%,Mg: 0.05%,Re:0.017%,其余为Fe。
[0016] 所述的高强度、高塑性球墨铸铁,各成分的重量百分比如下:
[0017] C:3.69%,Si:2.51%,Mn:0.46%,S:0.013%,P:0.032%,Cu:0.394%,Cr:0.08%,Sb:0.0032%,Mg:0.053%,Re:0.016%,其余为Fe。
[0018] 所述的高强度、高塑性球墨铸铁,各成分的重量百分比如下:
[0019] C:3.76%,Si:2.56%,Mn:0.39%,S:0.016%,P:0.036%,Cu:0.44%,Cr:0.05%,Sb:0.0023%,Mg:0.059%,Re:0.021%,其余为Fe。
[0020] 所述的高强度、高塑性球墨铸铁的制造方法,包括以下步骤:将各组份按照重量百分比C:3.5~3.8%,Si:1.5~1.6%,Mn:0.4~0.5%,S:0.02~0.03%,P:0.025~0.04%,Cu:0.08~0.15%,Cr:0.05~0.10%,Sb:0.00-0.005%,其余为Fe,得到原铁液;原铁液出炉温度1490℃-1510℃,在包内冲入法加入原铁液重量1.5-1.7%的球化剂、0.28-0.32%的孕育剂和0.3-0.35%的铜,并随流孕育加入原铁液重量0.38-0.45%的孕育剂,得铁液,浇注。
[0021] 所述的制造方法,所述孕育剂为硅铁孕育剂,组成为75wt%硅和25wt%铁。
[0022] 所述的制造方法,球化剂中各组分的重量百分比为Mg:5.0~7.0%,Re:1.5~2.5%,Si:35.0~44.0,Ca:2.0~3.0,Mn:4.0,Al:0.5,Ti:0.5,Fe余量。
[0023] 所述的制造方法,铁液浇注温度控制在1390℃-1350℃范围内,浇注过程中用铁液重量0.05%的孕育剂进行瞬时孕育,浇注时间不超过15分钟。
[0024] 所述的制造方法,将原铁液的三分之二冲入包内进行球化处理,包内原铁液镇静后加入剩余原铁液。
[0025] 为了实现上述目的要解决的技术问题,本发明通过确定合理的化学成分组成,其中包括球化剂和孕育剂的种类和加入量,以及微量合金化元素含量,主要改进是组成中加入锑(Sb)和严格控制硫(S)、磷(P)、铬(Cr)等含量;本发明还对出炉温度、浇注温度、浇注时间等工艺参数进行合理控制,对球化剂、孕育剂的加入方法进行改进,强化了球化和孕育效果,提高了抗球化和孕育衰退能力。
[0026] 本发明的有益效果:
[0027] 1、该种球墨铸铁材料通过采用一定的化学成分组成和工艺参数控制,获得圆度更高、数量更多的石墨,获得一定铁素体和珠光体比例含量的基体组织,从而能够稳定生产铸态情况下本体抗拉强度达到550MPa、屈服强度Rp0.2≥360MPa、伸长率大于9%的球墨铸铁铸件,具有较高强度的同时,具有较高的伸长率;
[0028] 2、提高了铸件性能,使金属材料的效能得以更好的发挥;满足了重型载重汽车驱动桥桥壳、支架类铸件的使用要求。

具体实施方式

[0029] 为了更好的理解本发明,下面结合具体实施例来进一步说明。
[0030] 实施例1:
[0031] 在中频电炉内按配料成份加入废钢、生铁、回炉料及合金,熔炼后原铁液主要元素化学成分(wt%)C:3.72,Si:1.54,Mn:0.44,S :0.025,P:0.026,Cu:0.14,Cr:0.08,Sb:0.0032,,其余为Fe等。原铁液在1490℃出炉,在包内冲入法加入原铁液重量1.5%的球化剂、0.32%的孕育剂和0.3%的纯铜,并随流孕育加入原铁液重量0.45%的孕育剂。得到最终化学成分(wt%)C:3.69,Si:2.51,Mn:0.46,S:0.013,P:0.032,Cu:0.394,Cr:0.08,Sb:
0.0032,Mg:0.053,Re:0.016,其余为Fe的铁液。用此铁液在1385℃浇注重卡桥壳,浇注时间不超过15分钟,浇注过程中用铁液重量0.05%的硅铁进行瞬时孕育。所得球墨铸铁单铸试棒抗拉强度Rm=625MPa、屈服强度Rp0.2=410MPa、伸长率12.1%、表面硬度205HBW;铸件规定部位试样抗拉强度Rm=565MPa、屈服强度Rp0.2=360MPa、伸长率13.2%、表面硬度197HBW。
[0032] 所用的球化剂、孕育剂为本领域常用的球化剂、孕育剂。
[0033] 实施例2:
[0034] 在中频电炉内按配料成份加入废钢、生铁、回炉料及合金,熔炼后原铁液主要元素