本发明涉及球墨铸铁，特别涉及一种高强度高韧性低温球墨铸铁。
背景技术：
目前，风电用铸件均采用gb/t1348标准中规定的qt400-18al材料牌号或qt350-22al材料牌号。附铸试块尺寸为70×70×170mm时，qt400-18al材料牌号和qt350-22al材料牌号的性能如表1所示。然而，这两种材料均无法满足风电机组用铸件轻量化设计要求。随着风电机组的大型化，风电铸件需要选择更高强度的低温球墨铸铁，以实现铸件设计的轻量化。
表1
目前，对风电机组用的球墨铸铁研究主要集中在解决如何保持现有强度的基础上，使冲击功在-20℃、-30℃、-40℃满足≥10j。现有的化学成分配方无法保证在大幅提高强度的同时，保证低温冲击功满足指标。中国发明cn108300930a通过加入v并通过预处理和增碳工艺提高石墨球数和细化石墨球，得到70×70×170mm试块的抗拉强度rm≥400n/mm2，屈服强度rp0.2≥260n/mm2，-20℃冲击功平均值≥10j。尽管该发明得到了一种高强度的低温球墨铸铁，但是其低温冲击功只能满足-20℃要求，无法满足更低温度如-30℃的要求，适用性不广。提高强度的同时保证低温冲击功是一对矛盾体，提高强度，往往会影响低温冲击功。而风电机组使用的低温环境很多都比-20℃更低，因此需要研究一种低温性能更高的球墨铸铁。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明提供了一种风电机组用高强度高韧性低温球墨铸铁，能够保证-20℃和-30℃低温冲击功（平均值）大于10j的前提下提高强度。
本发明采用的技术方案为：
一种高强度高韧性低温球墨铸铁，包括按质量百分比计的如下化学成分：c3.5-3.7％、si2.0-2.09％、mn＜0.2％、p＜0.026％、s＜0.015％、nb0.01-0.3％、ni0.45-0.5％、zr0.002-0.03％、re＜0.03％、mg＜0.06％，余量为fe。
进一步地，c3.55-3.65％、si2.05-2.09％、mn0.1-0.15％、p0.022-0.025％、s0.01-0.014％、nb0.015-0.08％、ni0.45-0.5％、zr0.002-0.018％、re0.01-0.02%、mg0.035-0.06％，余量为fe。
进一步地，c3.58-3.64％、si2.06-2.08％、mn0.1-0.14％、p0.023-0.025％、s0.01-0.013％、nb0.015-0.07％、ni0.46-0.5％、zr0.002-0.016％、re0.01-0.018%、mg0.035-0.05％，余量为fe。
进一步地，c3.58-3.62％、si2.06-2.07％、mn0.1-0.12％、p0.024-0.025％、s0.01-0.011％、nb0.015-0.06％、ni0.46-0.48％、zr0.002-0.014％、re0.01-0.015%、mg0.035-0.04％，余量为fe。
所述风电机组用高强度高韧性低温球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：生铁、回炉料和废钢熔炼为铁水；
（2）对所述铁水进行增碳处理，控制碳含量满足上述质量百分比的要求；
（3）按上述质量百分比加入nb和ni，对所述增碳处理后的铁水进行球化、孕育和微合金化处理；
（4）对步骤（3）球化、孕育和微合金化处理后的铁水进行浇注，得到风电机组用|高强度高韧性低温球墨铸铁。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明的高强度高韧性低温球墨铸铁具有较优异的性能，能够适用于风电机组使用的低温环境如-30℃等，抗拉强度rm≥400n/mm2、屈服强度rp0.2≥260n/mm2、-20℃和-30℃的冲击功αk≥10j。
（2）本发明的球铁件在保证-20℃及-30℃低温冲击功的情况下，大幅提高了强度指标，实现了风电机组铸件的轻量化设计。
（3）本发明不用改变原有铸造工艺，既适用于需要轻量化设计的大铸件，也适用于高强度和低温冲击性能都要满足的小铸件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明并不限于此。
实施例1
一种风电机组用高强度高韧性低温球墨铸铁，包括按质量百分比计的如下化学成分：c3.6％、si2.05％、mn0.11％、p0.025％、s0.014％、nb0.022％、ni0.49％、zr0.016％、re0.007％、mg0.056％，余量为fe。
实施例1所得球铁件的力学性能如表2所示。
表2
实施例2
一种风电机组用高强度高韧性低温球墨铸铁，包括按质量百分比计的如下化学成分：c3.5％、si2.0％、mn0.1％、p0.025％、s0.01％、nb0.01％、ni0.45％、zr0.002％、re0.01％、mg0.035％，余量为fe。
实施例3
一种风电机组用高强度高韧性低温球墨铸铁，包括按质量百分比计的如下化学成分：c3.55％、si2.09％、mn0.15％、p0.022％、s0.014％、nb0.3％、ni0.5％、zr0.03％、re0.02％、mg0.06％，余量为fe。
实施例4
一种风电机组用高强度高韧性低温球墨铸铁，包括按质量百分比计的如下化学成分：c3.58％、si2.05％、mn0.14％、p0.023％、s0.013％、nb0.015％、ni0.46％、zr0.018％、re0.018％、mg0.05％，余量为fe。
实施例5
一种风电机组用高强度高韧性低温球墨铸铁，包括按质量百分比计的如下化学成分：c3.7％、si2.06％、mn0.12％、p0.024％、s0.011％、nb0.08％、ni0.48％、zr0.016％、re0.015％、mg0.04％，余量为fe。
实施例6
一种风电机组用高强度高韧性低温球墨铸铁，包括按质量百分比计的如下化学成分：c3.65％、si2.08％、mn0.18％、p0.024％、s0.011％、nb0.07％、ni0.48％、zr0.014％、re0.015％、mg0.04％，余量为fe。
实施例7
一种风电机组用高强度高韧性低温球墨铸铁，包括按质量百分比计的如下化学成分：c3.64％、si2.04％、mn0.16％、p0.022％、s0.012％、nb0.03％、ni0.47％、zr0.015％、re0.016％、mg0.05％，余量为fe。
实施例8
一种风电机组用高强度高韧性低温球墨铸铁，包括按质量百分比计的如下化学成分：c3.62％、si2.03％、mn0.17％、p0.021％、s0.013％、nb0.05％、ni0.46％、zr0.017％、re0.018％、mg0.06％，余量为fe。
上述实施例1至实施例8所述的风电机组用高强度高韧性低温球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：（1）熔炼：生铁、回炉料和废钢熔炼为铁水；
（2）对所述铁水进行增碳处理，控制碳含量满足各实施例的质量百分比要求；
（3）按各实施例中的质量百分比加入nb和ni，对所述增碳处理后的铁水进行球化、孕育和微合金化处理；
（4）对步骤（3）球化、孕育和微合金化处理后的铁水进行浇注，得到风电机组用高强度高韧性低温球墨铸铁。