本发明涉及铸件技术领域，具体涉及一种耐高温的球墨铸铁及其制备方法。
背景技术：
球墨铸铁是二十世纪五十年代开始发展起来的一种高强度铸铁材料，球墨铸铁件较其它铸铁件相比具有良好的综合性，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，但球墨铸铁材料相比钢材来说，其耐高温性能较差，不适宜应用于高温条件下，球墨铸铁件在铸造冷却过程中也易出现低白口倾向等问题，造成球墨铸铁件最终的性能不足，为此，本发明提出了一种耐高温的球墨铸铁及其制备方法。
技术实现要素：
针对上述存在的问题，本发明提出了一种耐高温的球墨铸铁及其制备方法。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种耐高温的球墨铸铁，其材料化学成分的质量百分比为：碳：3.35～3.65％、硅：2.55～2.75％、锰：0.20～0.30％、镍：0.40～0.65％、氮：0.05～0.10％、钼：0.42～0.65％、镁：0.02～0.05％、硫：<0.01％、磷：<0.05％、稀土元素<0.004％、余量为fe及不可避免的杂质。
优选的，其材料化学成分的质量百分比为：碳：3.45～3.55％、硅：2.60～2.70％、锰：0.23～0.27％、镍：0.50～0.60％、氮：0.06～0.09％、钼：0.50～0.60％、镁：0.03～0.04％、硫：<0.01％、磷：<0.05％、稀土元素<0.004％、余量为fe及不可避免的杂质。
优选的，耐高温的球墨铸铁的制备方法包括以下步骤：
(1)熔炼：将铁、锰、镍加入中频感应电熔炉中，加热熔化成铁液，加入硅、钼、镁继续升温至直至融化，进行成分分析、调整；
(2)球化处理：铁液出炉温度调节至1460～1500℃，加入包铁液质量1.30～1.40％的球化剂按盖包法进行处理；
(3)孕育处理：调节温度为1530～1550℃，加入铁液总质量0.25％～0.5％的一次孕育剂；喷洒焦炭粉，起泡出渣，进行扒渣，再加入铁液总质量0.35％～0.6％的二次孕育剂进行随流孕育；
(4)退火：温度控制为1330～1370℃进行浇注，浇注结束后以2～4℃/min的降温速率降至240～260℃，保温15～20h，冷空至室温即得。
优选的，所述原料中的锰、镍、硅、钼以锰铁合金、镍铁合金、氮化硅铁、钼铁合金、镁铁合金的方式加入。
优选的，所述中频感应电炉熔炼过程中通入氮气。
优选的，所述一次孕育剂为75sife，所述二次孕育剂为basi。
优选的，所述球化剂为fe-si-mg合金。
优选的，所述降温速率为3℃/min。
由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过添加合理量的硅、锰，可有效降低白口倾向和结晶过冷，有利于减少网状碳化物的形成，提高铸件的稳定性和抗疲劳性；在高温通氮气的条件下，镍、锰、钼元素可均匀分散到合金中，可增强合金材料间的韧性，钼不仅可以细化基体，以提高基体的强度，还可与碳形成的共晶碳化物，强化基体、稳定以及细化珠光体；本发明的各组分间相互协同，有效的增强球墨铸铁件的耐高温性能、韧性以及抗蠕变性能等。
(2)本发明的工艺流程简单、工序少，节约成本、减少污染排放量，有效的改善生产作业环境，适宜推广应用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种耐高温的球墨铸铁，其材料化学成分的质量百分比为：碳：3.50％、硅：2.65％、锰：0.25％、镍：0.55％、氮：0.08％、钼：0.55％、镁：0.035％、硫：<0.01％、磷：<0.05％、稀土元素<0.004％、余量为fe及不可避免的杂质。
上述耐高温的球墨铸铁的制备方法包括以下步骤：
(1)熔炼：将锰铁合金、镍铁合金、加入中频感应电熔炉中，并通入氮气，加热熔化成铁液，加入氮化硅铁、钼铁合金、镁铁合金继续升温至直至融化，进行成分分析、调整；
(2)球化处理：铁液出炉温度调节至1480℃，加入包铁液质量1.34％的fe-si-mg合金球化剂按盖包法进行处理；
(3)孕育处理：调节温度为1540℃，加入铁液总质量0.4％的75sife一次孕育剂；喷洒焦炭粉，起泡出渣，进行扒渣，再加入铁液总质量0.45％的basi二次孕育剂进行随流孕育；
(4)退火：温度控制为1350℃进行浇注，浇注结束后以3℃/min的降温速率降至250℃，保温17h，冷空至室温即得。
实施例2：
一种耐高温的球墨铸铁，其材料化学成分的质量百分比为：碳：3.65％、硅：2.70％、锰：0.20％、镍：0.40％、氮：0.05％、钼：0.50％、镁：0.05％、硫：<0.01％、磷：<0.05％、稀土元素<0.004％、余量为fe及不可避免的杂质。
上述耐高温的球墨铸铁的制备方法包括以下步骤：
(1)熔炼：将锰铁合金、镍铁合金加入中频感应电熔炉中，并通入氮气，加热熔化成铁液，加入氮化硅铁、钼铁合金、镁铁合金继续升温至直至融化，进行成分分析、调整；
(2)球化处理：铁液出炉温度调节至1460℃，加入包铁液质量1.36％的fe-si-mg合金球化剂按盖包法进行处理；
(3)孕育处理：调节温度为1530℃，加入铁液总质量0.25％的75sife一次孕育剂；喷洒焦炭粉，起泡出渣，进行扒渣，再加入铁液总质量0.35％的basi二次孕育剂进行随流孕育；
(4)退火：温度控制为1360℃进行浇注，浇注结束后以3.5℃/min的降温速率降至245℃，保温18h，冷空至室温即得。
实施例3：
一种耐高温的球墨铸铁，其材料化学成分的质量百分比为：碳：3.55％、硅：2.75％、锰：0.23％、镍：0.50％、氮：0.07％、钼：0.42％、镁：0.04％、硫：<0.01％、磷：<0.05％、稀土元素<0.004％、余量为fe及不可避免的杂质。
上述耐高温的球墨铸铁的制备方法包括以下步骤：
(1)熔炼：将锰铁合金、镍铁合金加入中频感应电熔炉中，并通入氮气，加热熔化成铁液，加入氮化硅铁、钼铁合金、镁铁合金继续升温至直至融化，进行成分分析、调整；
(2)球化处理：铁液出炉温度调节至1470℃，加入包铁液质量1.30％的fe-si-mg合金球化剂按盖包法进行处理；
(3)孕育处理：调节温度为1545℃，加入铁液总质量0.3％的75sife一次孕育剂；喷洒焦炭粉，起泡出渣，进行扒渣，再加入铁液总质量0.6％的basi二次孕育剂进行随流孕育；
(4)退火：温度控制为1330℃进行浇注，浇注结束后以4℃/min的降温速率降至255℃，保温15h，冷空至室温即得。
实施例4：
一种耐高温的球墨铸铁，其材料化学成分的质量百分比为：碳：3.35％、硅：2.55％、锰：0.27％、镍：0.60％、氮：0.09％、钼：0.60％、镁：0.02％、硫：<0.01％、磷：<0.05％、稀土元素<0.004％、余量为fe及不可避免的杂质。
上述耐高温的球墨铸铁的制备方法包括以下步骤：
(1)熔炼：将锰铁合金、镍铁合金加入中频感应电熔炉中，并通入氮气，加热熔化成铁液，加入氮化硅铁、钼铁合金、镁铁合金继续升温至直至融化，进行成分分析、调整；
(2)球化处理：铁液出炉温度调节至1490℃，加入包铁液质量1.40％的fe-si-mg合金球化剂按盖包法进行处理；
(3)孕育处理：调节温度为1535℃，加入铁液总质量0.45％的75sife一次孕育剂；喷洒焦炭粉，起泡出渣，进行扒渣，再加入铁液总质量0.55％的basi二次孕育剂进行随流孕育；
(4)退火：温度控制为1340℃进行浇注，浇注结束后以2℃/min的降温速率降至240℃，保温16h，冷空至室温即得。
实施例5：
一种耐高温的球墨铸铁，其材料化学成分的质量百分比为：碳：3.45％、硅：2.60％、锰：0.30％、镍：0.65％、氮：0.10％、钼：0.65％、镁：0.03％、硫：<0.01％、磷：<0.05％、稀土元素<0.004％、余量为fe及不可避免的杂质。
上述耐高温的球墨铸铁的制备方法包括以下步骤：
(1)熔炼：将锰铁合金、镍铁合金加入中频感应电熔炉中，并通入氮气，加热熔化成铁液，加入氮化硅铁、钼铁合金、镁铁合金继续升温至直至融化，进行成分分析、调整；
(2)球化处理：铁液出炉温度调节至1500℃，加入包铁液质量1.38％的fe-si-mg合金球化剂按盖包法进行处理；
(3)孕育处理：调节温度为1550℃，加入铁液总质量0.5％的75sife一次孕育剂；喷洒焦炭粉，起泡出渣，进行扒渣，再加入铁液总质量0.5％的basi二次孕育剂进行随流孕育；
(4)退火：温度控制为1370℃进行浇注，浇注结束后以2.5℃/min的降温速率降至260℃，保温20h，冷空至室温即得。
测试：
采用实施例1～5的制备方法制备得到的球墨铸铁件与普通市面上生产的球墨铸铁件在25℃、200℃、500℃时，其抗拉强度、屈服强度、延伸率的数据统计，如表1所示。
表1数据统计
综合表1的测试结果可得，本发明的球墨铸铁件具有良好的耐高温性能、韧性以及强度。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。