一種高強度高韌性的球墨鑄鐵材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及球墨鑄鐵材料領域，具體是一種高強度高韌性的球墨鑄鐵材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]球墨鑄鐵是20世紀五十年代發展起來的一種高強度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發展為僅次于灰鑄鐵的、應用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂“以鐵代鋼”，主要指球墨鑄鐵。隨著時代的發展，科學技術越來越先進，對一些基礎行業和材料也逐步提出了新的更高的要求，例如軌道交通業、風電行業都對球墨鑄鐵的性能提出了更高的要求。現有的球墨鑄鐵的性能已逐漸無法滿足日益提高的市場需求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種尚強度尚初性的球墨鑄鐵材料及其制備方法，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0004]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
一種高強度高韌性的球墨鑄鐵材料，按照重量百分比的原料組成如下:C 2.95-3.12%、Si 1.8-2.2% ^ Mn 0.6_0.9%、Ρ <0.05%^S <0.03%^Cr 0.9_1.3%、Μο 1.5-2.0% ^ Mg 0.15-0.21%、Ce 0.02-0.04%、Ni 3.2-3.6%^Sn 0.06-0.10%^Nb 0.04-0.06%，余量為Fe。
[0005]作為本發明進一步的方案:按照重量百分比的原料組成如下:C2.98-3.10%,Si1.9-2.1%^Μη 0.7-0.8%、Ρ < 0.04%^S < 0.02%^Cr 0.95_1.2%、Μο 1.7-1.9%、Mg 0.16-0.19%、Ce 0.03-0.04%、Ni 3.3-3.5%^Sn 0.07-0.08%、Nb 0.05-0.06%，余量為Fe。
[0006]作為本發明再進一步的方案:按照重量百分比的原料組成如下:C3.05%,Si1.98%^Mn 0.75%、Ρ 0.02%、S 0.01%、Cr 1.1%、Μο 1.8%、Mg 0.17%、Ce 0.04%^Ni 3.4%、Sn0.07%、Nb 0.06%^Fe 87.55%。
[0007]所述尚強度尚初性的球墨鑄鐵材料的制備方法，步驟如下:
1)按照配比稱取各原料，加熱熔融后獲得鐵液，鐵液的出爐溫度為1520-1530°C;
2)以包內沖入法加入鐵液質量1.2-1.4%的鎳鎂合金球化劑，對鐵液進行球化處理，球化溫度為1410-1430°C;
3)以隨流孕育的方式加入鐵液質量0.2-0.3%的硅鐵孕育劑，對鐵液進行孕育化處理；
4)球化、孕育處理完畢后，扒渣2-3次，保證鐵液溫度在1370-1390°C澆鑄完畢，鑄件保溫10-15小時后開箱清理打磨；
5)將打磨后的鑄件升溫至960-980°C，保溫2-3h，進行退火處理，然后出爐空冷至200°C以下，再升溫至650-700°C進行回火處理，保溫l_2h，出爐空冷至室溫，獲得高強度高韌性的球墨鑄鐵材料。
[0008]與現有技術相比，本發明的有益效果是: 本發明制備的球墨鑄鐵材料抗拉強度為483-520Mpa，屈服強度為325-358Mpa，伸長率為14.6-16.8%，表面硬度為167-175HBW，力學性能表現優異，能夠滿足市場對于球墨鑄鐵材料日益提高的性能需求。本發明制備方法工藝簡單、容易實現，有利于大范圍推廣。
【具體實施方式】
[0009]下面結合【具體實施方式】對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。
[0010]實施例1
一種高強度高韌性的球墨鑄鐵材料，按照重量百分比的原料組成如下:C 2.95%、Si1.8%、Μη 0.6%、Ρ 0.01%、S 0.01%、Cr 0.9%^Mo 1.5%、Mg 0.15%、Ce 0.02%、Ni 3.2%、Sn0.06%^Nb 0.04%^Fe 88.76%。
[0011]本實施例中所述尚強度尚初性的球墨鑄鐵材料的制備方法，步驟如下:
1)按照配比稱取各原料，加熱熔融后獲得鐵液，鐵液的出爐溫度為1520°c;
2)以包內沖入法加入鐵液質量1.2%的鎳鎂合金球化劑，對鐵液進行球化處理，球化溫度為 1410°C;
3)以隨流孕育的方式加入鐵液質量0.2%的硅鐵孕育劑，對鐵液進行孕育化處理；
4)球化、孕育處理完畢后，扒渣2次，保證鐵液溫度在1370°C澆鑄完畢，鑄件保溫10小時后開箱清理打磨；
5)將打磨后的鑄件升溫至960°C，保溫2h，進行退火處理，然后出爐空冷至180°C，再升溫至650°C進行回火處理，保溫lh，出爐空冷至室溫，獲得高強度高韌性的球墨鑄鐵材料。
[0012]實施例2
一種高強度高韌性的球墨鑄鐵材料，按照重量百分比的原料組成如下:C 3.12%、Si2.2%、Μη 0.9%、Ρ 0.05%、S 0.03%^Cr 1.3%、Μο 2.0%^Mg 0.21%、Ce 0.04%^Ni 3.6%、Sn0.10%、Nb 0.06%、Fe 86.39%。
[0013]本實施例中所述尚強度尚初性的球墨鑄鐵材料的制備方法，步驟如下:
1)按照配比稱取各原料，加熱熔融后獲得鐵液，鐵液的出爐溫度為1530°c;
2)以包內沖入法加入鐵液質量1.4%的鎳鎂合金球化劑，對鐵液進行球化處理，球化溫度為 1430 °C;
3)以隨流孕育的方式加入鐵液質量0.3%的硅鐵孕育劑，對鐵液進行孕育化處理；
4)球化、孕育處理完畢后，扒渣3次，保證鐵液溫度在13900C澆鑄完畢，鑄件保溫15小時后開箱清理打磨；
5)將打磨后的鑄件升溫至980°C，保溫3h，進行退火處理，然后出爐空冷至195°C，再升溫至700°C進行回火處理，保溫2h，出爐空冷至室溫，獲得高強度高韌性的球墨鑄鐵材料。
[0014]實施例3
一種高強度高韌性的球墨鑄鐵材料，按照重量百分比的原料組成如下:C 3.05%、Si1.98%^Mn 0.75%、P 0.02%、S 0.01%、Cr 1.1%、Μο 1.8%、Mg 0.17%、Ce 0.04%^Ni 3.4%、Sn0.07%、Nb 0.06%^Fe 87.55%。
[0015]本實施例中所述尚強度尚初性的球墨鑄鐵材料的制備方法，步驟如下:
1)按照配比稱取各原料，加熱熔融后獲得鐵液，鐵液的出爐溫度為1525°c;
2)以包內沖入法加入鐵液質量1.3%的鎳鎂合金球化劑，對鐵液進行球化處理，球化溫度為 1420 °C;
3)以隨流孕育的方式加入鐵液質量0.25%的硅鐵孕育劑，對鐵液進行孕育化處理；
4)球化、孕育處理完畢后，扒渣3次，保證鐵液溫度在13800C澆鑄完畢，鑄件保溫12小時后開箱清理打磨；
5)將打磨后的鑄件升溫至970°C，保溫2.5h，進行退火處理，然后出爐空冷至185°C，再升溫至670°C進行回火處理，保溫1.5h，出爐空冷至室溫，獲得高強度高韌性的球墨鑄鐵材料。
[0016]實施例4
一種高強度高韌性的球墨鑄鐵材料，按照重量百分比的原料組成如下:C 3.12%、Si1.8%、Μη 0.8%、Ρ 0.02%、S 0.03%^Cr 1.3%、Μο 1.5%、Mg 0.18%、Ce 0.04%^Ni 3.4%、Sn
0.09%^Nb 0.06%^Fe 87.66%。
[0017]本實施例中所述尚強度尚初性的球墨鑄鐵材料的制備方法，步驟如下:
1)按照配比稱取各原料，加熱熔融后獲得鐵液，鐵液的出爐溫度為1520°c;
2)以包內沖入法加入鐵液質量1.4%的鎳鎂合金球化劑，對鐵液進行球化處理，球化溫度為 1420 °C;
3)以隨流孕育的方式加入鐵液質量0.2%的硅鐵孕育劑，對鐵液進行孕育化處理；
4 )球化、孕育處理完畢后，扒渣2次，保證鐵液溫度在1390°C澆鑄完畢，鑄件保溫14小時后開箱清理打磨；
5)將打磨后的鑄件升溫至970°C，保溫3h，進行退火處理，然后出爐空冷至150°C，再升溫至660°C進行回火處理，保溫lh，出爐空冷至室溫，獲得高強度高韌性的球墨鑄鐵材料。
[0018]實施例5
一種高強度高韌性的球墨鑄鐵材料，按照重量百分比的原料組成如下:C 3.1%,Si1.9%、Μη 0.9%、Ρ 0.03%、S 0.01%、Cr 1.3%、Μο 1.5%、Mg 0.18%、Ce 0.03%、Ni 3.6%、Sn
0.10%、Nb 0.05%、Fe 87.3%。
[0019]本實施例中所述尚強度尚初性的球墨鑄鐵材料的制備方法，步驟如下:
1)按照配比稱取各原料，加熱熔融后獲得鐵液，鐵液的出爐溫度為1530°c;
2)以包內沖入法加入鐵液質量1.4%的鎳鎂合金球化劑，對鐵液進行球化處理，球化溫度為 1420 °C;
3)以隨流孕育的方式加入鐵液質量0.2%的硅鐵孕育劑，對鐵液進行孕育化處理；
4)球化、孕育處理完畢后，扒渣2次，保證鐵液溫度在13800C澆鑄完畢，鑄件保溫12小時后開箱清理打磨；
5)將打磨后的鑄件升溫至980°C，保溫3h，進行退火處理，然后出爐空冷至170°C，再升溫至690°C進行回火處理，保溫2h，出爐空冷至室溫，獲得高強度高韌性的球墨鑄鐵材料。
[0020]本發明制備的球墨鑄鐵材料制成試棒，進行性能試驗，其抗拉強度為483_520Mpa，屈服強度為325-358Mpa，伸長率為14.6-16.8%，表面硬度為167-175HBW。
[0021]本發明制備的球墨鑄鐵材料的力學性能優異，能夠滿足市場對于球墨鑄鐵材料日益提高的性能需求。本發明制備方法工藝簡單、容易實現，有利于大范圍推廣。
[0022]上面對本發明的較佳實施方式作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權項】
1.一種高強度高韌性的球墨鑄鐵材料，其特征在于，按照重量百分比的原料組成如下:C 2.95-3.12%^ Si 1.8-2.2% ^ Mn 0.6_0.9%、P <0.05%^S <0.03%^Cr 0.9-1.3%、Μο 1.5-2.0%^Mg 0.15-0.21%、Ce 0.02_0.04%、Ni 3.2-3.6%^Sn 0.06-0.10%^Nb 0.04-0.06%，余量為Fe。2.根據權利要求1所述的高強度高韌性的球墨鑄鐵材料，其特征在于，按照重量百分比的原料組成如下:C 2.98-3.10%^Si 1.9_2.1%、Μη 0.7_0.8%、Ρ < 0.04%^S < 0.02%^Cr0.95-1.2%、Μο 1.7-1.9%、Mg 0.16-0.19%、Ce 0.03-0.04%、Ni 3.3-3.5%、Sn 0.07-0.08%、Nb 0.05-0.06%，余量為Fe。3.根據權利要求2所述的高強度高韌性的球墨鑄鐵材料，其特征在于，按照重量百分比的原料組成如下:C 3.05%、Si 1.98% ^ Mn 0.75%、Ρ 0.02%、S 0.01%、Cr I.l%、Mo 1.8%、Mg0.17%、Ce 0.04%^Ni 3.4%、Sn 0.07%、Nb 0.06%^Fe 87.55%。4.一種如權利要求1-3任一所述的高強度高韌性的球墨鑄鐵材料的制備方法，其特征在于，步驟如下: 1)按照配比稱取各原料，加熱熔融后獲得鐵液，鐵液的出爐溫度為1520-1530°C; 2)以包內沖入法加入鐵液質量1.2-1.4%的鎳鎂合金球化劑，對鐵液進行球化處理，球化溫度為1410-1430°C; 3)以隨流孕育的方式加入鐵液質量0.2-0.3%的硅鐵孕育劑，對鐵液進行孕育化處理； 4)球化、孕育處理完畢后，扒渣2-3次，保證鐵液溫度在1370-1390°C澆鑄完畢，鑄件保溫10-15小時后開箱清理打磨； 5)將打磨后的鑄件升溫至960-980°C，保溫2-3h，進行退火處理，然后出爐空冷至200°C以下，再升溫至650-700°C進行回火處理，保溫l_2h，出爐空冷至室溫，獲得高強度高韌性的球墨鑄鐵材料。
【專利摘要】本發明公開了一種高強度高韌性的球墨鑄鐵材料，按照重量百分比的原料組成如下：C 2.95?3.12%、Si 1.8?2.2%、Mn 0.6?0.9%、P ≤0.05%、S ≤0.03%、Cr 0.9?1.3%、Mo 1.5?2.0%、Mg 0.15?0.21%、Ce 0.02?0.04%、Ni 3.2?3.6%、Sn 0.06?0.10%、Nb 0.04?0.06%，余量為Fe。本發明還提供了所述高強度高韌性的球墨鑄鐵材料的制備方法。本發明制備的球墨鑄鐵材料抗拉強度為483?520Mpa，屈服強度為325?358Mpa，伸長率為14.6?16.8%，表面硬度為167?175HBW，力學性能表現優異，能夠滿足市場對于球墨鑄鐵材料日益提高的性能需求，另外，本發明制備方法工藝簡單、容易實現，有利于大范圍推廣。
【IPC分類】C22C37/10, C22C33/10
【公開號】CN105714184
【申請號】CN201610221173
【發明人】陳雪琴
【申請人】陳雪琴