高性能铸态珠光体球墨铸铁及其生产方法与流程

本发明涉及铸态珠光体球墨铸铁技术领域，尤其涉及一种高性能铸态珠光体球墨铸铁及其生产方法。

背景技术：

球墨铸铁特别是高强度高韧性球墨铸铁在工程机械、汽车零件领域中的应用越来越广泛，很多铸钢件产品逐渐由高强韧球墨铸铁所替代。

球墨铸铁的性能特征一般是：抗拉强度较高时，则延伸率较低；反之抗拉强度较低时，则延伸率较高。

现有技术中qt800牌号的球墨铸铁铸态性能实际很难达到800mpa以上，例如专利号为cn108085580a公开的一种高强度、高韧性铸态球墨铸铁，虽然其数据表明抗拉强度可以达到850mpa，然而实际上，经过多次实验表明，该方法制得的球墨铸铁的抗拉强度仅为760-800mpa左右，延伸率也只有4-5％左右。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种抗拉强度超过800mpa，延伸率为5％左右，力学性能优异的高性能铸态珠光体球墨铸铁及其生产方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种高性能铸态珠光体球墨铸铁，由如下质量比的化学成分组成：

c3.6-3.7％，si2.5-2.6％，mn0.5-0.6％，cu0.5-0.6％，mg0.025-0.055％，sn0.065-0.075％，hf0.05-0.12％，mo0.2-0.3％，bi0.002-0.003％，cr0.1-0.3％，v0.002-0.003％，mg0.025-0.055％，al≤0.01％，s≤0.01％，p≤0.02％，余量为fe。

在本发明一较佳实施例中，所述高性能铸态珠光体球墨铸铁由如下质量比的化学成分组成：c3.62％，si2.54％，mn0.59％，cu0.52％，mg0.038％，sn0.070％，hf0.08％，mo0.26％，bi0.003％，cr0.14％，v0.002％，mg0.042％，al≤0.01％，s≤0.01％，p≤0.02％，余量为fe。

为了进一步提高力学性能，本发明的高性能铸态珠光体球墨铸铁还包括如下质量比的化学成分：ta0.1-0.3％，nb0.1-0.16％。

作为优选，所述ta、nb的质量比为：ta0.24％，nb0.15％。

本发明还提供一种高性能铸态珠光体球墨铸铁的生产方法，包括如下步骤：

(1)配料：精选废钢100％加入炉内，加热熔化为铁水，取样检测，对铁水进行各组分含量调整；

(2)球化孕育：将铁水升温至1500～1530℃出炉，进行球化，加入球化剂为占铁水总重量的1.4～1.5％，再将占铁水总重量0.2～0.3％的硅锰铬锶孕育剂覆盖在球化剂上，进行初步孕育；

(3)倒包孕育：当铁水出到所需数量，在另外一个包内加入0.4～0.5％的硅铁铈孕育剂，进行2次孕育；

(4)浇注成型：铁水浇注温度为1360～1380℃，并随流添加占铁水总重0.1～0.15％的硅锶钡随流孕育剂，进行浇注。

为了提高力学性能并促进珠光体的产生，本发明采用特殊的孕育剂，而球化剂采用常用的球化剂即可。

其中，步骤(2)中，采用硅锰铬锶特种孕育剂，能够促进珠光体的产生，并提高球墨铸铁强度，作为优选，硅锰铬锶孕育剂中各化学成分质量比为：si62-65％，mn1.5-2.5％，cr3.0-3.5％，sr0.15-0.25％，其余为辅料。

步骤(3)中，采用硅铁铈孕育剂，作为优选，硅铁铈孕育剂中各化学成分质量比为：si30-35％，fe30-35％，ce0.12-0.24％，其余为辅料。

步骤(4)中，采用硅锶钡随流孕育剂，作为优选，硅锶钡随流孕育剂中各化学成分质量比为：si72-73％，sr0.2-0.3％，ba1.2-1.5％，其余为辅料。

本发明的有益效果是：该高性能铸态珠光体球墨铸铁及其生产方法简化了现有技术中的生产工艺，制得的球墨铸铁具有较高的强度，其抗拉强度超过800mpa，延伸率达到5％左右，力学性能非常优异。

附图说明：

图1为本发明实施例1的金相图；

图2为本发明实施例2的金相图；

图3为本发明实施例3的金相图。

具体实施方式：

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1：

一种高性能铸态珠光体球墨铸铁，由如下质量比的化学成分组成：

c3.65％，si2.53％，mn0.55％，cu0.55％，mg0.03％，sn0.07％，hf0.08％，mo0.23％，bi0.002％，cr0.2％，v0.003％，al0.009％，s0.008％，p0.018％，余量为fe。

所述高性能铸态珠光体球墨铸铁的生产工艺如下：

(1)配料：精选废钢100％加入炉内，加热熔化为铁水，取样检测，对铁水进行各组分含量调整；

(2)球化孕育：将铁水升温至1520℃出炉，进行球化，加入球化剂为占铁水总重量的1.42％，再将占铁水总重量0.25％的硅锰铬锶孕育剂覆盖在球化剂上，进行初步孕育，其中，硅锰铬锶孕育剂中各化学成分质量比为：si63.4％，mn2.0％，cr3.2％，sr0.22％；

(3)倒包孕育：当铁水出到所需数量，在另外一个包内加入0.45％的硅铁铈孕育剂，进行2次孕育，其中，硅铁铈孕育剂中各化学成分质量比为：si31.3％，fe31.3％，ce0.18％；

(4)浇注成型：铁水浇注温度为1365℃，并随流添加占铁水总重0.12％的硅锶钡随流孕育剂，进行浇注，其中，硅锶钡随流孕育剂中各化学成分质量比为：si72.9％，sr0.22％，ba1.3％。

其金相图如图1所示。

实施例2：

一种高性能铸态珠光体球墨铸铁，由如下质量比的化学成分组成：

c3.66％，si2.51％，mn0.52％，cu0.57％，mg0.04％，sn0.065％，hf0.09％，mo0.26％，bi0.003％，cr0.25％，v0.002％，al0.01％，s0.009％，p0.018％，ta0.18％，nb0.12％，余量为fe。

所述高性能铸态珠光体球墨铸铁的生产工艺如下：

(1)配料：精选废钢100％加入炉内，加热熔化为铁水，取样检测，对铁水进行各组分含量调整；

(2)球化孕育：将铁水升温至1525℃出炉，进行球化，加入球化剂为占铁水总重量的1.45％，再将占铁水总重量0.22％的硅锰铬锶孕育剂覆盖在球化剂上，进行初步孕育，其中，硅锰铬锶孕育剂中各化学成分质量比为：si64.5％，mn2.2％，cr3.1％，sr0.20％；

(3)倒包孕育：当铁水出到所需数量，在另外一个包内加入0.42％的硅铁铈孕育剂，进行2次孕育，其中，硅铁铈孕育剂中各化学成分质量比为：si34.1％，fe30.6％，ce0.15％；

(4)浇注成型：铁水浇注温度为1370℃，并随流添加占铁水总重0.11％的硅锶钡随流孕育剂，进行浇注，其中，硅锶钡随流孕育剂中各化学成分质量比为：si72.1％，sr0.25％，ba1.4％。

其金相图如图2所示。

实施例3：

一种高性能铸态珠光体球墨铸铁，由如下质量比的化学成分组成：

c3.62％，si2.54％，mn0.59％，cu0.52％，mg0.038％，sn0.070％，hf0.08％，mo0.26％，bi0.003％，cr0.14％，v0.002％，al≤0.01％，s≤0.01％，p≤0.02％，ta0.24％，nb0.15％，余量为fe。

所述高性能铸态珠光体球墨铸铁的生产工艺如下：

(1)配料：精选废钢100％加入炉内，加热熔化为铁水，取样检测，对铁水进行各组分含量调整；

(2)球化孕育：将铁水升温至1528℃出炉，进行球化，加入球化剂为占铁水总重量的1.49％，再将占铁水总重量0.3％的硅锰铬锶孕育剂覆盖在球化剂上，进行初步孕育，其中，硅锰铬锶孕育剂中各化学成分质量比为：si62.4％，mn1.6％，cr3.4％，sr0.24％；

(3)倒包孕育：当铁水出到所需数量，在另外一个包内加入0.49％的硅铁铈孕育剂，进行2次孕育，其中，硅铁铈孕育剂中各化学成分质量比为：si34.7％，fe30.1％，ce0.23％；

(4)浇注成型：铁水浇注温度为1380℃，并随流添加占铁水总重0.14％的硅锶钡随流孕育剂，进行浇注，其中，硅锶钡随流孕育剂中各化学成分质量比为：si72.5％，sr0.28％，ba1.2％。

其金相图如图3所示。

对比实施例1：

一种高性能铸态珠光体球墨铸铁，由如下质量比的化学成分组成：

c3.7％，si2.5％，mn0.5％，cu0.6％，mg0.055％，sn0.075％，hf0.05％，mo0.3％，bi0.003％，cr0.1％，v0.003％，mg0.055％，al0.01％，s0.01％，p0.02％，余量为fe。

一种高性能铸态珠光体球墨铸铁的生产方法，包括如下步骤：

(1)配料：精选废钢100％加入炉内，加热熔化为铁水，取样检测，对铁水进行各组分含量调整；

(2)球化孕育：将铁水升温至1530℃出炉，进行球化，加入球化剂为占铁水总重量的1.4％，再将占铁水总重量0.2％的硅锰铬锶孕育剂覆盖在球化剂上，进行初步孕育；

(3)倒包孕育：当铁水出到所需数量，在另外一个包内加入0.5％的硅铁铈孕育剂，进行2次孕育；

(4)浇注成型：铁水浇注温度为1380℃，并随流添加占铁水总重0.15％的硅锶钡随流孕育剂，进行浇注。

对比实施例2：

一种高性能铸态珠光体球墨铸铁，由如下质量比的化学成分组成：

c3.65％，si2.55％，mn0.52％，cu0.52％，mg0.03％，sn0.07％，al0.01％，s0.01％，p0.02％，余量为fe。

所述高性能铸态珠光体球墨铸铁的生产工艺如下：

(1)配料：精选废钢100％加入炉内，加热熔化为铁水，取样检测，对铁水进行各组分含量调整；

(2)球化孕育：将铁水升温至1500℃出炉，进行球化，加入球化剂为占铁水总重量的1.49％，再将占铁水总重量0.25％的硅铁合金孕育剂覆盖在球化剂上，进行初步孕育；

(3)倒包孕育：当铁水出到所需数量，在另外一个包内加入0.45％的硅铁合金孕育剂，进行2次孕育；

(4)浇注成型：铁水浇注温度为1370℃，并随流添加占铁水总重0.12％的硫氧随流孕育剂，进行浇注。

以下是各实施例的性能测试数据：

上述各实施例分析：实施例3为本发明的最优选实施例，其各项数据经过多项实验分析计算得出，具有非常优异的力学性能；对比实施例1采用的是本发明的各项极值，其力学性能勉强合格；对比实施例2取消了某些稀有元素的使用，并采用常用的孕育剂制得，其力学性能不合格。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。