球墨铸铁、由其制成的铸造物品和汽车结构部件以及用于制备球墨铸铁制品的方法技术

一种满足N(5‑)≥250、N(5‑20)/N(5‑)≥0.6并且N(30‑)/N(5‑)≤0.2的球墨铸铁，其中在至少1mm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】球墨铸铁、由其制成的铸造物品和汽车结构部件以及用于制备球墨铸铁制品的方法专利
本专利技术涉及球墨铸铁、由其制成的铸造物品和汽车结构部件以及用于制备球墨铸铁制品的方法。专利技术背景为了改善球墨铸铁制品的机械性能，特别是韧性，重要的是增加结晶的球状石墨，特别是细小的球状石墨。例如，US5,205,856公开了一种球墨铸铁，其通过用包含粉末状硅铁和粉末状硅化镁的线孕育剂处理而使球状石墨的平均粒度显著减小并且石墨颗粒的数量从511个/mm2增加至1256个/mm2(参见图3)。此球墨铸铁包含最大直径为32.5μm的球状石墨，其中直径为12.5mm以下的球状石墨占90％以上。US5,205,856的专利技术大概旨在使用线孕育剂中的硅化镁作为核用于使石墨结晶，但是当将线孕育剂过量加入到熔体中以增加用于石墨的核时，由同时加入的硅铁形成的金属硅可能保留在凝固的铸造物品中，极大地劣化铸造物品的延性。TorjornSkaland，“ANewMethodForChillAndShrinkageControlinLadleTreatedDuctileIron(用于在钢包处理的延性铁中的冷却和收缩控制的新方法)”，FoundryTradeJournal(UK)，2004，第178卷(第3620期)，第396-400页报道了在利用含有多种稀土金属(在下文可以称为REM)的球状化剂处理的圆盘形球墨铸铁产品中的球状石墨的研究。其描述了，利用加入到含有45％的FeSi、6％的Mg、1％的Ca和0.9％的Al的镁硅铁中的分别包含0.5％的La和1.0％的La(基本上不含其他RE成分如Ce等)的球状化剂的球状化增加了石墨颗粒的数量，改善了石墨颗粒的球形度，并且提供了较小的粒度更高的非对称粒度分布。然而，其描述了，通过使用分别含有0.5％的La和1.0％的La的球状化剂获得的5mm厚的铸造物具有硬冷却(共晶渗碳体)，意味着当形成具有5mm厚部分的汽车结构部件时，它们可能不具有足够的延性。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种球墨铸铁，所述球墨铸铁与上述现有技术文献等中的常规球墨铸铁相比具有更高比例的细石墨，由此具有出色的机械性能，特别是韧性，并且提供所述球墨铸铁的铸造物品和汽车结构部件，以及用于制备球墨铸铁制品的方法。专利技术概述鉴于上述目的而细致研究的结果是，本专利技术人已经发现，含有具有特定粒度分布的石墨颗粒的球墨铸铁具有出色的机械性能，特别是韧性。已经基于这样的发现完成本专利技术。因此，本专利技术的球墨铸铁满足N(5-)≥250，N(5-20)/N(5-)≥0.6，并且N(30-)/N(5-)≤0.2，其中，在至少1mm2的任意横截面中观察到的石墨颗粒中，N(5-)表示等效圆直径为5μm以上的石墨颗粒的数量(个/mm2)，N(5-20)表示等效圆直径为5μm以上且小于20μm的石墨颗粒的数量(个/mm2)，并且N(30-)表示等效圆直径为30μm以上的石墨颗粒的数量(个/mm2)。本专利技术的球墨铸铁优选地满足N(2-5)≥100，其中N(2-5)表示等效圆直径为2μm以上且小于5μm的石墨颗粒的数量(个/mm2)。本专利技术的球墨铸铁优选地满足N(5-20)/N(5-)≥0.65。本专利技术的球墨铸铁优选地满足Dmax≥50.4μm，其中Dmax表示石墨颗粒的最大等效圆直径。本专利技术的球墨铸铁优选地满足-0.15≤[N(5-10)-N(15-20)]/N(5-10)≤0.25，其中N(5-10)表示等效圆直径为5μm以上且小于10μm的石墨颗粒的数量(个/mm2)，并且N(15-20)表示等效圆直径为15μm以上且小于20μm的石墨颗粒的数量(个/mm2)。本专利技术的铸造物品由上述球墨铸铁制成。所述铸造物品优选为汽车结构部件。本专利技术的用于制备满足以下条件的球墨铸铁制品的方法：N(5-)≥250，N(5-20)/N(5-)≥0.6，并且N(30-)/N(5-)≤0.2，其中N(5-)、N(5-20)和N(30-)分别表示在至少1mm2的任意横截面中观察到的石墨颗粒中等效圆直径为5μm以上的石墨颗粒的数量(个/mm2)、等效圆直径为5μm以上且小于20μm的石墨颗粒的数量(个/mm2)和等效圆直径为30μm以上的石墨颗粒的数量(个/mm2)；所述方法包括：在浇注到透气性铸模的熔体开始共晶凝固之前，通过压力为1-100kPa的气体压制所述熔体的表面；和在将所述气体供应到所述铸模的同时使所述熔体凝固。所述压力优选为10-50kPa。本专利技术的方法优选地满足0≤dtpE/dtE≤1，其中dtE表示从所述熔体的共晶凝固开始到共晶凝固完成的时间段，并且dtpE表示从所述熔体的共晶凝固开始到所述压制完成的时间段。专利技术效果因为本专利技术的球墨铸铁含有具有高比例的细石墨和特定粒度分布的石墨颗粒，由此具有出色的机械性能，特别是韧性，所以其适用于球墨铸铁制品，特别是汽车结构部件。本专利技术的方法可以制备具有出色的机械性能、特别是韧性的球墨铸铁。附图简述图1是示出在本专利技术的制备方法中在共晶凝固温度附近的冷却曲线和压制时间之间的关系的图。图2(a)是示意性示出实施例1中使用的铸模的横截面图。图2(b)是示意性示出实施例1中进行的铸造方法的横截面图。图3是示出实施例1的球墨铸铁制品的示意横截面图。图4是示出观察到的实施例1的球墨铸铁制品的微观结构的光学显微照片。图5是示出在实施例1的球墨铸铁制品的横截面中观察的球状石墨的粒度分布的图。图6是示出在实施例1的球墨铸铁制品的横截面中观察的球状石墨的粒度分布的图。图7是示出在实施例2的球墨铸铁制品的横截面中观察的球状石墨的粒度分布的图。图8是示出在实施例2的球墨铸铁制品的横截面中观察的球状石墨的粒度分布的图。图9是示出在实施例1和2中在共晶凝固温度附近的冷却曲线和压制时间之间的关系的图。图10是示出实施例3的铸造物品(球墨铸铁)的示意图。图11是示出观察到的实施例3的球墨铸铁制品的微观结构的光学显微照片。图12是示出在实施例3的球墨铸铁制品的横截面中观察的球状石墨的粒度分布的图。图13是示出在实施例3的球墨铸铁制品的横截面中观察的球状石墨的粒度分布的图。图14是示出观察到的比较例1的球墨铸铁制品的微观结构的光学显微照片。图15是示出在比较例1的球墨铸铁制品的横截面中观察的球状石墨的粒度分布的图。图16是示出在比较例1的球墨铸铁制品的横截面中观察的球状石墨的粒度分布的图。图17是示出实施例4的铸造物品(球墨铸铁)的示意图。图18是示出在实施例4的球墨铸铁制品的横截面中观察的球状石墨的粒度分布的图。图19是示出在实施例4的球墨铸铁制品的横截面中观察的球状石墨的粒度分布的图。优选实施方案描述[1]球墨铸铁本专利技术的球墨铸铁可以具有能够形成JISG5502的球墨铸铁(FCD)、JISG5503的等温淬火球墨铸铁、JISG5510的球墨奥氏体铸铁等的成分组成。例如，其可以具有以质量计包含2-4.5％的C、0.8-6％的Si和0.010-0.080％的Mg、余量为Fe和不可避免的杂质元素的组成，其还可以含有适当量的用于获得所需性能的元素，如S、P、Mn、Cu、Cr、Ni、Mo、W等。本专利技术的球墨铸铁含有具有以下限定的粒度分布的球状石墨(石墨颗粒)。也就是说，在至少1mm2的任本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球墨铸铁，其中在至少1mm2的任意横截面中观察到的石墨颗粒满足N(5‑)≥250，N(5‑20)/N(5‑)≥0.6，并且N(30‑)/N(5‑)≤0.2，其中N(5‑)表示等效圆直径为5μm以上的石墨颗粒的数量(个/mm2)，N(5‑20)表示等效圆直径为5μm以上且小于20μm的石墨颗粒的数量(个/mm2)，并且N(30‑)表示等效圆直径为30μm以上的石墨颗粒的数量(个/mm2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.24 JP 2016-0599631.一种球墨铸铁，其中在至少1mm2的任意横截面中观察到的石墨颗粒满足N(5-)≥250，N(5-20)/N(5-)≥0.6，并且N(30-)/N(5-)≤0.2，其中N(5-)表示等效圆直径为5μm以上的石墨颗粒的数量(个/mm2)，N(5-20)表示等效圆直径为5μm以上且小于20μm的石墨颗粒的数量(个/mm2)，并且N(30-)表示等效圆直径为30μm以上的石墨颗粒的数量(个/mm2)。2.根据权利要求1所述的球墨铸铁，其中所述石墨颗粒满足N(2-5)≥100，其中N(2-5)表示等效圆直径为2μm以上且小于5μm的石墨颗粒的数量(个/mm2)。3.根据权利要求1或2所述的球墨铸铁，其中所述石墨颗粒满足N(5-20)/N(5-)≥0.65。4.根据权利要求1-3中任一项所述的球墨铸铁，其中所述石墨颗粒满足Dmax≥50.4μm，其中Dmax表示石墨颗粒的最大等效圆直径。5.根据权利要求1-4中任一项所述的球墨铸铁，其中所述石墨颗粒满足-0.15≤[N(5-10)-N(15-20)]/N(5-10)≤0.25，其中N(5-10)表示等效圆直径为5μm以上且小于10μm的石墨颗粒的数量(个/mm2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王麟，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP