阅读说明：本技术 一种球墨铸铁及其制备方法 (Nodular cast iron and preparation method thereof ) 是由 杜永红 董立社 张军 权国英 李保卫 *** 杜秋丽 于 2019-03-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种球墨铸铁及其制备方法,所述球墨铸铁的制备方法采用单线喂丝球化法制备球墨铸铁,所述球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为C 3.4％-3.9％,Si 2.2％-2.8％,Mn 0.2％-0.8％,S＜0.035％,P＜0.05％,Cu 0.4％-0.8％,Cr＜0.1％,Mg 0.03％-0.08％,Re≤0.04％,余量为Fe；产品满足抗拉强度Rm≥600Mpa,屈服强度Rp<Sub>0.2</Sub>≥380Mpa,延伸率≥7％,布氏硬度190-270HB的性能要求。根据本发明提供的一种球墨铸铁及其制备方法,采用单线喂丝球化法制备球墨铸铁,制备高韧性、高强度产品,有利于提高产品的使用寿命,降低产品的整体重量,提高生产效率,降低生产成本,促进产品的轻量化发展。(The invention relates to nodular cast iron and a preparation method thereof, wherein the preparation method of the nodular cast iron adopts a single-line wire feeding spheroidization method to prepare the nodular cast iron, and the nodular cast iron comprises the following elements, by mass, 3.4% -3.9% of C, 2.2% -2.8% of Si, 0.2% -0.8% of Mn, less than 0.035% of S, less than 0.05% of P, 0.4% -0.8% of Cu, less than 0.1% of Cr, 0.03% -0.08% of Mg, less than or equal to 0.04% of Re, and the balance of Fe; the product meets the requirements of tensile strength Rm being more than or equal to 600Mpa and yield strength Rp 0.2 Not less than 380MPa, and elongation not less than7%, Brinell hardness 190-. According to the nodular cast iron and the preparation method thereof provided by the invention, the nodular cast iron is prepared by adopting a single-line wire feeding spheroidization method, so that a high-toughness and high-strength product is prepared, the service life of the product is favorably prolonged, the overall weight of the product is reduced, the production efficiency is improved, the production cost is reduced, and the lightweight development of the product is promoted.)

一种球墨铸铁及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁及其制备方法，更具体地，涉及一种铸态球墨铸铁桥壳材质及其制备方法，属于工业创新。

背景技术

汽车的诞生已经有百年的历史，发展迅速，目前已成为世界上最主要的交通工具和拉动经济增长的重要驱动力，也是人们生活不可或缺的重要组成部分。铸件是汽车产品零部件的重要构成之一，铸件产品在汽车零部件上的应用占有重要地位。汽车用铸件的主要特点是形状复杂、壁厚较薄、尺寸精度高、生产批量大、要求可靠性非常高等。汽车要尽可能地减轻自身重量，就要求铸件既要轻，还要有很高的强度。过去许多汽车零部件用的材质是灰铸铁，如今大都改为球墨铸铁件。球墨铸铁具有比普通灰铸铁更高的强度和更好的韧性。

球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，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。所谓“以铁代钢”主要指球墨铸铁。铸铁是含碳量大于2.11％的铁碳合金，由于工业生铁、废钢等钢铁及其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到，除铁外，还含及其他铸铁中的碳以石墨形态析出，若析出的石墨呈条片状时的铸铁叫灰口铸铁或灰铸铁，呈蠕虫状时的铸铁叫蠕墨铸铁，呈团絮状时的铸铁叫白口铸铁或码铁，而呈球状时的铸铁就叫球墨铸铁。球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。

目前，生产铸造桥壳用球墨铸铁材质的球化方法大多采用冲入法，其生产流程为：装包(球化剂、孕育剂、覆盖剂)→测温出炉→扒渣→孕育并搅拌→倒包→转至浇注工位→扒渣、测温→开浇。上述球化方法处理方式和设备简单，易于操作，但是，在操作过程中，冶金反应剧烈，安全性低，环境污染大，同时还存在铸件力学性能差，球墨铸铁高强度、高韧性合格率低的问题。

发明内容

本发明是为解决现有技术中的问题而提出的，其目的在于，提供一种球墨铸铁及其制备方法，以达到提高产品力学性能及使用寿命，降低产品的整体重量，降低制造成本，促进产品轻量化发展的目的。

为实现上述目的，本发明提供一种球墨铸铁及其制备方法，所述球墨铸铁的制备方法采用单线喂丝球化法制备球墨铸铁，包括以下步骤：

步骤一，熔炼，使用生铁、回炉料、废钢和增碳剂熔炼原铁水，熔炼末期加入硅铁增硅，熔化升温至1520℃-1550℃，保温8-12分钟后，停电加料快速降温至出炉温度(1490℃-1510℃)正常出铁；

步骤二，预处理，将重量百分比为0.4％-0.8％的Cu和0.1％-0.4％的预处理剂放在球化包底，之后，将步骤一中熔炼的铁水正常出铁至所述球化包内；

步骤三，球化处理，在装有铁水的所述球化包转至球化室前对其进行测温，进入球化室，要求所述球化包的位置正对包盖，并平稳缓慢进包至限位梁处，向上提升所述球化包并使所述球化包的包沿与所述包盖紧贴，根据原铁液成分、进站温度、出铁量及球化包芯线参数确定单线喂丝长度和喂丝速度，进行单线喂丝球化；

步骤四，孕育处理，球化完毕后将所述球化包转出球化室，扒渣处理后，将重量百分比为0.4％-0.7％的孕育剂倒入所述球化包内，搅拌均匀后，将所述球化包内铁液倒入浇注包并转至浇注工位；

步骤五，浇注，浇注时，随铁水流均与的加入重量百分比为0.05％-0.15％的随流孕育剂进行瞬时孕育；

步骤六，冷却，浇注后，控制冷却时间大于120分钟，以制造出高强度、高韧性且显微组织均匀的球墨铸铁。

所述球墨铸铁中各元素成分的质量百分比为：C 3.4％-3.9％，Si 2.2％-2.8％，Mn 0.2％-0.8％，S＜0.035％，P＜0.05％，Cu 0.4％-0.8％，Cr＜0.1％，Mg 0.03％-0.08％，Re≤0.04％，余量为Fe。

优选地，所述生铁为30％-60％生铁，所述回炉料为20％-40％回炉料，所述废钢为20％-50％优质废钢，所述硅铁为75硅铁。

优选地，所述Cu由废铜提供，所述预处理剂为SiC预处理剂。

优选地，所述球化包芯线为含Mg30的球化包芯线。

优选地，所述孕育剂为含Ba孕育剂。

优选地，所述随流孕育剂为含Ca随流孕育剂。

优选地，所述含Ca随流孕育剂为SiCa孕育剂。

优选地，所述球墨铸铁满足抗拉强度Rm≥600Mpa，屈服强度Rp_0.2≥380Mpa，延伸率≥7％，布氏硬度190-270HB。

本发明提供的一种球墨铸铁及其制备方法，采用单线喂丝球化法制备球墨铸铁，制备高韧性、高强度产品，产品满足抗拉强度Rm≥600Mpa，屈服强度Rp_0.2≥380Mpa，延伸率≥7％，布氏硬度190-270HB的性能要求，有利于提高产品的使用寿命，降低产品的整体重量，促进产品轻量化的发展；单线喂丝球化法将球化过程和孕育过程分开，节省了球化包芯线喂丝和孕育处理之间的等待时间，有利于缩短喂丝时间，降低生产成本；球化包预处理过程的设置，使冶金反应更充分，使铁水实现预处理，更好地为之后的球化处理做准备；熔炼炉与浇注包之间加设球化包，使反应更充分，成分更均匀，同时有利于提高生产效率。

具体实施方式

以下，详细说明本发明的优选实施例。在说明本发明的实施例时，如果对公知要素或功能的具体描述有碍于本发明的要旨，那么将省略其详细说明。

使用单线喂丝球化法生产高强度高韧性球墨铸铁QT600-7的桥壳。

实施例1：

使用加料配比为40％的生铁、20％的回炉料、40％的废钢和按需所配的增碳剂熔炼原铁水，经过1540℃下，8分钟的高温静置，最终调整后的原铁水的成分为C 3.88％、Si1.85％、Mn 0.187％、P 0.035％、S 0.033％、Cr 0.076％；原铁水出炉前，在高径比为1.6的喂丝球化包中装入(占出铁比重为0.7％的铜及0.1％的预处理剂)7Kg的铜及1Kg的碳化硅预处理剂，待原铁水的温度降低至1500±10℃时方可出炉，出铁量为1000±50Kg，出铁至上述喂丝球化包中；经检测，进站前喂丝球化包内铁水温度为1470℃，进入球化站后，根据上述铁水的品质及特性，在喂丝速度为28.2m/min的情况下，喂丝长度为21.3m，进行单线喂丝球化处理；完成球化处理，喂丝球化包出站扒渣后，加入0.5％的孕育剂，充分搅拌后，倒入浇注包转至浇注工位进行浇注，在整个浇注过程中随铁水流均与的加入随流孕育剂进行瞬时孕育，随流孕育剂加入的重量百分比为0.05％；铸件在型腔内保温160分钟后拆箱，检测其最终的化学成分及机械性能。

其化学成分检测结果如表1所示，机械性能及金相组织检测结果(其数据源自本体取样)如表2所示。

表1化学成分检测结果(％)

C	Si	Mn	P	S	Mg	Re	Cr	Cu
									3.72	2.54	0.242	0.037	0.024	0.059	0.012	0.031	0.69

表2机械性能及金相组织检测结果

取样位置壁厚单位：mm

疲劳试验结果如下：

采用上述工艺生产的铸造桥壳，各项性能仍满足技术要求，台架试验中后桥双双通过11.5吨定额载荷100万次的技术要求。

实施例2：

使用加料配比为60％的生铁、20％的回炉料、20％的废钢和按需所配的增碳剂熔炼原铁水，经过1540℃下，8分钟的高温静置，最终调整后的原铁水的成分为C 3.90％、Si1.80％、Mn 0.166％、P 0.035％、S 0.023％、Cr 0.036％；原铁水出炉前，在高径比为1.6的喂丝球化包中装入(占出铁比重为0.5％的铜及0.1％的预处理剂)5Kg的铜及1Kg的碳化硅预处理剂，待原铁水的温度降低至1515±10℃时方可出炉，出铁量为980Kg，出铁至上述喂丝球化包中；经检测，进站前喂丝球化包内铁水温度为1480℃，进入球化站后，根据上述铁水的品质及特性，在喂丝速度为28.2m/min的情况下，喂丝长度为18.5m，进行单线喂丝球化处理；完成球化处理，喂丝球化包出站扒渣后，加入0.5％的孕育剂，充分搅拌后，倒入浇注包转至浇注工位进行浇注，在整个浇注过程中随铁水均与的加入随流孕育剂进行瞬时孕育，随流孕育剂加入的重量百分比为0.05％；铸件在型腔内保温160分钟后拆箱，检测其最终的化学成分及机械性能。

其化学成分检测结果如表3所示，机械性能及金相组织检测结果(其数据源自本体取样)如表4所示。

表3化学成分检测结果(％)

C	Si	Mn	P	S	Mg	Re	Cr	Cu
									3.75	2.46	0.173	0.037	0.015	0.053	0.012	0.037	0.52

表4机械性能及金相组织检测结果

取样位置壁厚单位：mm

本发明提供的一种球墨铸铁及其制备方法，由于采用了单线喂丝球化法使一体化桥壳材质可满足抗拉强度Rm≥600Mpa，屈服强度Rp_0.2≥380Mpa，延伸率≥7％，球化率优于3级，石墨大小5-8级，珠光体含量45％-75％，碳化物及磷共晶含量小于3％，布氏硬度190-270HB的性能要求，有利于提高产品的使用寿命，降低桥壳的整体重量，缩短球化处理时间，降低制造成本，促进重卡轻量化的发展。

以上，对本发明的优选实施例进行了详细说明。但是，本发明并非局限在前述的实施例，而是能以不同的各种形态来实现。本说明书中揭示的实施例仅仅是为了使本发明的揭示完整，使得本领域的普通技术人员完整得知本发明所提供的范畴。本发明的保护范围应当以权利要求的内容为准。