專利名稱：一種球墨鑄鐵及其熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合金及其熱處理方法，特別涉及一種球墨鑄鐵及其熱處理方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著人們對(duì)球墨鑄鐵材料的認(rèn)識(shí)逐漸深入，鐵素體、珠光體、鐵素體+珠光體球墨鑄鐵材料以其優(yōu)良的力學(xué)性能和物理性能，已經(jīng)在公共交通、農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械等領(lǐng)域逐步代替了傳統(tǒng)的合金鋼、鑄鋼等。但是隨著機(jī)械功率和服役工況的進(jìn)一步提升，人們對(duì)結(jié)構(gòu)零件的性能要求越來(lái)越高，即希望能在保證高強(qiáng)度的同時(shí)，且具有高韌性的球墨鑄鐵材料。目如，通過(guò)改變基體組織的鐵素體和珠光體比例，能夠提聞球墨鑄鐵材料的抗拉強(qiáng)度，但是同時(shí)卻降低了延伸率，不能滿足實(shí)際需要。CN201110129613.1公開(kāi)了一種砂型鑄造等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車(chē)前軸的制造方法。其球墨鑄鐵的成分為:C:3.45 3.80，S1: 1.90 2.10，Mn ( 0.30，P彡0.035，S ≤ 0.020，N1:l.00 1.50, Mo:0.28 0.30, Cu:0.70 0.90，Mg:0.03 0.06, RE:0.θΓθ.03 ;抗拉強(qiáng)度≥lOOOMPa，屈服強(qiáng)度≥700MPa,≥5%，布氏硬度(HB) 310 380，該球墨鑄鐵在熱處理前經(jīng)過(guò)噴丸處理強(qiáng)化，其中等溫淬火熱處理工藝參數(shù)為:奧氏體化加熱:88(T92(TC，保溫2h ;等溫淬火處理:33(T35(TC，保溫1.5h。雖然上述方案顯著提高了球墨鑄鐵性能，但是，增加了噴丸處理工序，不利于成本降低。等溫淬火球墨鑄鐵使用的亞硝酸鹽鹽浴對(duì)人體有害，不適合大范圍工 業(yè)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足 ，本發(fā)明提供一種抗拉強(qiáng)度、延伸率和硬度優(yōu)良的球墨鑄鐵和提供一種污染小、節(jié)約成本的球墨鑄鐵的熱處理方法。本發(fā)明所述的球墨鑄鐵按質(zhì)量百分含量計(jì)的組分如下:C:3.5(Γ3.90 ；S1:2.30 2.50,Mn ^ 0.50、Ρ 彡 0.03、S 彡 0.018、Mg 彡 0.036,RE:0.02 0.04、Cu:0.50 0.80、Mo:0.30 0.40, Sn:0.03 0.05、余量 Fe。本發(fā)明所述的球墨鑄鐵的優(yōu)選組分為:C:3.71、S1:2.34、Mn:0.35、P:0.021、S:0.009、Mg:0.036, RE:0.034, Cu:0.60, Mo:0.34, Sn:0.042、余量 Fe。本發(fā)明所述的球墨鑄鐵的熱處理方法為等溫淬火熱處理:升溫至550°C，保溫I小時(shí)，再升溫至880 900 V，保溫2.5 3.5h，在小于10秒鐘的時(shí)間內(nèi)出爐，置于350 ± 2 °C的45%KN03:55%NaN03混合熔鹽鹽浴內(nèi)，保溫2 3h，出爐后空冷至室溫。碳促進(jìn)石墨化，利于球化，但是碳過(guò)高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生石墨漂浮，故碳含量控制在
3.5(Γ3.90。硅可以增加基體鐵素體含量，能固溶于鐵素體，強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化，抑制碳化物的形成，改善材料的塑性和韌性，但是含硅量過(guò)高，會(huì)增加了低溫脆性，反而降低了韌性，故硅量以2.30 2.50為宜。
錳能提高淬透性，但是強(qiáng)烈阻礙石墨化。容易在最后凝固的晶界上產(chǎn)生偏析，形成含錳滲碳體，嚴(yán)重影響材料的塑韌性，故選擇Mn ( 0.50。磷會(huì)沿晶界析出磷共晶，使基體組織硬而脆，而硫消耗球化元素和干擾球化，故要求 P 彡 0.03，S 彡 0.018。鎂和混合稀土 RE是主要的球化元素。殘留量過(guò)大，白口傾向加大，球鐵中易產(chǎn)生碳化物。因此要控制鎂和其他球化元素的殘留量，以Mg < 0.036，RE0.02、.04為宜。銅有助于貝氏體化，而且可以緩和由于鑰的加入引起的偏析。但過(guò)高的銅因其易于在晶界析出，反而降低，沖擊韌性和強(qiáng)度。另外，與鑰配合，可以明顯提高抗彎強(qiáng)度，故銅控制在0.50 0.80為宜。鑰能夠強(qiáng)化基體，細(xì)化晶粒，均勻組織，并且提高淬透性效果顯著。但是含鑰量過(guò)多時(shí)偏析程度高，偏析于晶界或者晶內(nèi)且難以消除，降低塑性和韌性，鑰量選擇在
0.3(Γθ.40。單獨(dú)加錫沒(méi)有很大效果，與銅、錳配合時(shí)能夠顯著促進(jìn)貝氏體化，而且不易產(chǎn)生偏析，所得球墨鑄鐵性能較好，錫量控制在0.03、.05。本發(fā)明采用等溫淬火的熱處理方法，等溫淬火溫度350±2°C，處于上貝氏體和下貝氏體的臨界溫度，平衡了兩種組織性能的優(yōu)缺點(diǎn)，從而能使淬火球鐵達(dá)到較好的綜合力學(xué)性能。所得等溫淬火后球墨鑄鐵的基體組織為上貝氏體+下貝氏體+殘余奧氏體。力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果為:抗拉強(qiáng)度> lOOOMPa，延伸率> 7%，HB ^ 280。與鐵素體-珠光體球墨鑄鐵部分性能比較見(jiàn)表2?？梢?jiàn)，本發(fā)明的球墨鑄鐵是一種抗拉強(qiáng)度、延伸率和硬度優(yōu)良的球墨鑄鐵；是一種不使用亞硝酸鹽鹽浴的污染小、節(jié)約成本的球墨鑄鐵的熱處理方法。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用生鐵加廢鋼的熔煉工藝，中頻感應(yīng)電爐加熱,包內(nèi)沖入工藝球化,所選的球化劑為VNA-60P，加入量為1%，爐前及包中孕育工藝孕育，所選的孕育劑為V1-370，加入量為0.4%，用樹(shù)脂砂型鑄造，澆注溫度1350°C，澆注時(shí)間控制在30秒制備球墨鑄鐵鑄件。實(shí)施例與鐵素體-珠光體球墨鑄鐵的成分比較見(jiàn)表I。實(shí)施例1
各成分質(zhì)量百分含量:C:3.71、S1:2.34,Mn:0.35、Ρ:0.021、S:0.009、
Mg:0.036、RE:0.034、Cu:0.60> Mo:0.3、Sn:0.042、余量 Fe。實(shí)施例2
各成分質(zhì)量百分含量:C:3.54、1:2.38、η:0.30、Ρ:0.025、S:0.015、Mg:0.033、RE:0.030 ；Cu:0.55、Mo:0.30、Sn:0.036、余量 Fe。實(shí)施例3
將實(shí)施例1的球墨鑄鐵鑄件等溫淬火進(jìn)行熱處理:升溫至550°C，保溫I小時(shí)，再升溫至890°C，保溫時(shí)間3h ；45%KN03:55%NaN03混合熔鹽鹽浴內(nèi)的等溫淬火溫度350±2°C，等溫保溫時(shí)間2.5h ;出爐后空冷至室溫。測(cè)得力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度1120MPa，延伸率8.2%，HB331。實(shí)施例4
將實(shí)施例2的球墨鑄鐵鑄件等溫淬火進(jìn)行熱處理:升溫至550°C保溫I小時(shí)，再升溫至885°C，保溫時(shí)間2.5h ；45%KN03:55%NaN03混合熔鹽鹽浴內(nèi)的等溫淬火溫度350±2°C，等溫保溫時(shí)間2h，出爐后空冷至室溫。測(cè)得力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度1099MPa，延伸率8.5%, HB 297。
表1實(shí)施例與鐵素體-珠光體球墨鑄鐵的成分比較
權(quán)利要求
1.一種球墨鑄鐵，其特征是按質(zhì)量百分含量計(jì)的組分如下:C:3.5(Γ3.90、S1:2.30 2.50、Μη 彡 0.50、Ρ 彡 0.03、S 彡 0.018,Mg ^0.036,RE:0.02 0.04、Cu:0.50 0.80、Mo:0.30 0.40、Sn:0.03 0.05、余量 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵，其特征是按質(zhì)量百分含量計(jì)的組分如下:C:3.71、S1:2.34、Mn:0.35、P:0.021、S:0.009、Mg:0.036、RE:0.034、Cu:0.60、Mo:0.34、Sn:0.042、余量Fe。
3.權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵的熱處理方法，其特征是等溫淬火熱處理:升溫至550°C，保溫I小時(shí)， 再升溫至88(T90(TC，保溫2.5 3.5h，在小于10秒鐘的時(shí)間內(nèi)出爐，置于350±2°C的45%KN03:55%NaN03混合熔鹽鹽浴內(nèi)，保溫2 3h，出爐后空冷至室溫。
全文摘要
一種球墨鑄鐵及其熱處理方法。按質(zhì)量百分含量計(jì)的組分如下C:3.50~3.90；Si:2.30~2.50；Mn≤0.50；P≤0.03；S≤0.018；Mg≤0.036；RE:0.02~0.04；Cu:0.50~0.80；Mo:0.30~0.40；Sn:0.03~0.05；余量Fe。所述的球墨鑄鐵的熱處理方法為等溫淬火熱處理升溫至550℃，保溫1小時(shí)，再升溫至880~900℃，保溫2.5~3.5h，在小于10秒鐘的時(shí)間內(nèi)出爐，置于350±2℃的45%KNO3:55%NaNO3混合熔鹽鹽浴內(nèi)，保溫2~3h，出爐后空冷至室溫。本發(fā)明的球墨鑄鐵是一種抗拉強(qiáng)度、延伸率和硬度優(yōu)良的球墨鑄鐵，是一種不使用亞硝酸鹽鹽浴的污染小、節(jié)約成本的球墨鑄鐵的熱處理方法。
文檔編號(hào)C21D1/20GK103088251SQ20131003570
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者李林, 鄭開(kāi)宏, 余德忠, 高萌, 王娟, 蔡暢, 周楠 申請(qǐng)人:廣州有色金屬研究院, 廣東獲賽爾機(jī)械鑄造股份有限公司