一種高強度高延展性的球墨鑄鐵的制造方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種球墨鑄鐵的制造方法，特別是涉及一種高強度高延展性的球墨鑄 鐵的制造方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在我國球墨鑄鐵的國家標(biāo)準(zhǔn)中，現(xiàn)有產(chǎn)品材料牌號QT700-2適于對強度要求較高 的零部件，如柴油機和汽油機的曲軸、凸輪軸、部分磨床、銑床、車床的主軸、球磨機齒軸、小 型水輪機主軸等，而其所要求的抗拉強度達到700MPa以上，屈服強度達到420MPa以上，延 伸率達到2%以上。在現(xiàn)實生產(chǎn)需求中，亟需一種有效的高強度高研展性的球墨鑄鐵的制造 工藝。
[0003] 從本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的球墨鑄鐵牌號表中可以看出，鑄態(tài)下抗拉強度及屈服 強度越高時，相應(yīng)的延伸率變低，這兩者之間是成反比關(guān)系。現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用增加 Mn、 Sn、Cr的用量的方法來提升珠光體含量，從而得到較高的抗拉強度及屈服強度，然而所得到 的球墨鑄鐵的延伸率會相應(yīng)降低，因此不能得到高強度高研展性的球墨鑄鐵。反之，現(xiàn)有技 術(shù)中，當(dāng)采用減少Mn、Sn、Cr的用量的方法來降低珠光體含量時，可得到較高的延伸率，卻 會導(dǎo)致球墨鑄鐵的抗拉強度及屈服強度變低，同樣不能得到高強度高研展性的球墨鑄鐵。
[0004] 中國發(fā)明專利CN102912065A公開了一種球墨鑄鐵的生產(chǎn)方法，包括配料加料、 熔化冶煉、球化、澆鑄和開箱工序；所加原料為QlO生鐵、回爐料、廢鋼，其重量比為55~ 65 :30~40 :2~8 ;所加球化劑與鐵水重量比為I. 1~1. 5 :100,球化劑中鎂含量為6~ 6. 4 %、娃含量為40~44 %，稀土含量為I. 1~1. 5 % ;開箱時間^ 1小時。該發(fā)明的球 化鑄鐵，無需采用熱處理工藝，材料鑄件塑性、韌性得到顯著提高，延伸率得到大幅度提升， 經(jīng)檢測，本發(fā)明所加工生產(chǎn)的球墨鑄鐵的球化率多80 %，材料硬度為HB180~290,抗拉強 度彡600MPa，延伸率彡8%。然而，依照該發(fā)明所制造的球墨鑄鐵只達到了 QT600-3級別的 國家標(biāo)準(zhǔn)，特別是其抗拉強度不能維持處于700MPa以上。
[0005] 中國發(fā)明專利CN103614612A公開了一種高強度高彈性模量低應(yīng)力鑄態(tài)球墨鑄 鐵，它是由以下質(zhì)量分數(shù)的成分組成：C :3. 7~3.9% ;Si :2. 0~2.2% ;CE :4. 50~4. 65%; Mn :0· 5 ~0· 6 % ;P 彡 0· 03 % ;S 彡 0· 02 % ;Mg :0· 03 ~0· 06 % ;RE :0· 01 ~0· 02 % ;Cu : 0. 5~0. 7% ;Sn :0. 05~0. 06%。該發(fā)明制造方法的特色是"高溫純凈的基鐵鐵液+復(fù)合 合金化+精確加入"，得到球墨鑄鐵的顯微組織為：珠光體含量多95 %，球化率多90 %，單位 面積球墨數(shù)目為200~380個/mm2,屈服強度400MPa以上，抗拉強度700MPa以上，彈性模 量170GPa以上，硬度HB190~250,延伸率3%以上，鑄造內(nèi)應(yīng)力彡50MPa。不過，由于該制 造工藝中采用了昂貴的稀土金屬，并且工藝復(fù)雜，因此該制造工藝并不經(jīng)濟實用。
[0006] 中國發(fā)明專利申請CN104120335A公開了一種高強韌純鐵素體基體球墨鑄鐵， 所含化學(xué)成分及所占比重為：C3. 4-3. 7份，SI2. 3-2. 7份，MnO. 3-0. 5份，CrO. 4-0. 6 份，MoO. 2-0. 4份，S*0. 02份，P*0. 04份，Mg*0. 08份，Re*0. 04份，其余為鐵和雜質(zhì)。這種 球磨鑄鐵是應(yīng)用特殊球化處理方式獲取純鐵素體基體球墨鑄鐵的同時，對其純鐵素體基體 進行合理的合金強化，并通過特定的熱處理工藝消除結(jié)晶過程內(nèi)部應(yīng)力、改善基體組織形 態(tài)。依據(jù)此發(fā)明申請所述方法所得到的球墨鑄鐵的抗拉強度多540MPa，延伸率多13%，雖 然延伸率很高，但是抗拉強度不夠，這顯然沒有達到QT700-2的國家標(biāo)準(zhǔn)。
[0007] 因此，研發(fā)出一種有效可行、經(jīng)濟實用的高強度高研展性的球墨鑄鐵的制造工藝 以期達到QT700-2甚至QT700-6的國家標(biāo)準(zhǔn)是亟待解決的技術(shù)問題，而這種高強度高研展 性的球墨鑄鐵的制造工藝及采用此工藝制造的產(chǎn)品將具有不錯的市場價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的種種不足，申請人旨在提供了一種高強度高延展性的球墨 鑄鐵的制造方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用。
[0009] 第一方面，本發(fā)明提供了一種高強度高延展性的球墨鑄鐵的制造方法，包括以下 工藝步驟：
[0010] (1)熔煉步驟，其中加入了銑鐵、廢鋼、回爐料進行熔煉；
[0011] ⑵調(diào)質(zhì)步驟；
[0012] (3)澆注步驟；
[0013] (4)鐵水出爐步驟；
[0014] 其特征在于，所述步驟（1)中還加入了預(yù)處理劑進行混合熔煉，所述步驟（3)還包 括向澆注桶中加入了速熔增碳劑。
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟（1)包括在熔解爐中加入步驟（1)中所得鐵水的質(zhì)量0. 5%的預(yù) 處理劑，所述步驟（3)包括向澆注桶中加入步驟（3)中所得鐵水的質(zhì)量0.4% -0.8%的速 熔增碳劑。值得說明的是，在熔解爐中追加〇. 5 %的預(yù)處理劑，目的在于增多球墨數(shù)量，細化 球墨大小來提高和穩(wěn)定強度及延伸率；而在澆注桶中追加0. 4% -0. 8%的速熔增碳劑來提 高整爐產(chǎn)品性能的一致性，降低首末模因碳含量的變化而導(dǎo)致的差異。
[0016] 進一步優(yōu)選地，所述預(yù)處理劑的成分包括質(zhì)量分數(shù)為（60~78) %的Si和質(zhì)量分 數(shù)為（20~36) %非平衡石墨C，其余成分為Ca和ALs。
[0017] 更進一步優(yōu)選地，所述預(yù)處理劑的成分包括質(zhì)量分數(shù)為（64~72) %的Si和質(zhì)量 分數(shù)為（25~33) %非平衡石墨C，其余成分為Ca和ALs。
[0018] 進一步優(yōu)選地，所述速恪增碳劑的顆粒直徑為0. 2-0. 7mm。
[0019] 進一步優(yōu)選地，所述步驟（1)中采用中頻電爐進行熔煉。
[0020] 進一步優(yōu)選地，所述步驟（1)中的加料順序為：銑鐵一廢鋼一預(yù)處理劑一回爐料。
[0021] 第二方面，本發(fā)明還提供了一種使用上述任一種方法制備所得到的一種高強度 高延展性的球墨鑄鐵，所述球墨鑄鐵的抗拉強度彡700MPa，屈服強度彡450MPa，延伸率 多6%〇
[0022] 優(yōu)選地，所述球墨鑄鐵的抗拉強度彡750MPa，屈服強度彡500MPa，延伸率彡8%。
[0023] 第三方面，本發(fā)明還提供了一種第二方面所述的高強度高延展性的球墨鑄鐵在車 輪支架制造上的應(yīng)用。
[0024] 采用本發(fā)明所述的球墨鑄鐵制造方法，能夠得到高強度高延展性的球墨鑄鐵，該 產(chǎn)品的機械性能不但達標(biāo)QT700-2,而且上升到QT700-6的標(biāo)準(zhǔn)，即抗拉強度達到700MPa以 上，屈服強度達到450MPa以上，而延伸率則高達6%以上；甚至能夠達抗拉強度彡750MPa， 屈服強度多500MPa，延伸率多8%的水平。由此可見，所得球墨鑄鐵的性能能夠得到很好的 保障，而該球墨鑄鐵在車輪支架制造等領(lǐng)域的應(yīng)用的安全性也得到了提高。
[0025] 此外，本發(fā)明所述的球墨鑄鐵的制造方法，其制造工藝有效可行、經(jīng)濟實用，具有 很好的應(yīng)用前景與市場潛力。
【附圖說明】
[0026] 圖1為不加預(yù)處理劑的球墨鑄鐵的檢測金相圖片，其中黑點代表石墨數(shù)量及大 ??；
[0027] 圖2為加了預(yù)處理劑的球墨鑄鐵的檢測金相圖片，其中黑點代表石墨數(shù)量及大 ?。?br>【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實施方 式。
[0029] 第一方面，本發(fā)明提供了一種高強度高延展性的球墨鑄鐵的制造方法，包括以下 工藝步驟：
[0030] (1)熔煉步驟，其中加入了銑鐵、廢鋼、回爐料進行熔煉；
[0031] (2)調(diào)質(zhì)步驟；
[0032] (3)澆注步驟；
[0033] (4)鐵水出爐步驟；
[0034] 其特征在于，所述步驟（1)中還加入了預(yù)處理劑進行混合熔煉，所述步驟（3)還包 括向澆注桶中加入了速熔增碳劑。
[0035] 在一個優(yōu)選實施例中，所述步驟（1)包括在熔解爐中加入步驟（1)中所得鐵水 的質(zhì)量〇.5%的預(yù)處理劑，所述步驟（3)包括向澆注桶中加入步驟（3)中所得鐵水的質(zhì)量 0.4% -0.8 %的速熔增碳劑。
[0036] 在一個進一步優(yōu)選的實施例中，所述預(yù)處理劑的成分包括質(zhì)量分數(shù)為（60~ 78) %的Si和質(zhì)量分數(shù)為（20~36) %非平衡石墨C，其余成分為Ca和AL。
[0037] 在一個更進一步優(yōu)選的實施例中，所述預(yù)處理劑的成分包括質(zhì)量分數(shù)為（64~ 72) %的Si和質(zhì)量分數(shù)為（25~33) %非平衡石墨C，其余成分為Ca和AL。
[0038] 在一個進一步優(yōu)選的實施例中，所述速恪增碳劑的顆粒直徑為0. 2-0. 7mm。
[0039] 在一個進一步優(yōu)選的實施例中，所述步驟（1)中采用中頻電爐進行熔煉。
[0040] 在一個進一步優(yōu)選的實施例中，所述步驟（1)中的加料順序為：銑鐵一廢鋼一預(yù) 處理劑一回爐料。
[0041] 第二方面，本發(fā)明還提供了一種使用上述任一種方法制備所得到的一種高強度 高延展性的球墨鑄鐵，所述球墨鑄鐵的抗拉強度彡700MPa，屈服強度彡450MPa，延伸率 多6%〇
[0042] 在一個優(yōu)選實施例中，所述球墨