抗-40℃低温冲击的ADI球墨铸铁的制备方法，涉及一种抗低温ADI球墨铸铁的制备方法。本发明专利技术解决了现有ADI球墨铸铁900/650/09在高寒环境下冲击功较低的技术问题。方法：一、将球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料及适量镍板熔化，然后加入镍板和紫铜板熔炼，得到铁液；二、球化、孕育处理；三、加入脱硫剂；四、浇铸，得到试样；五、将试样经过两次保温后放入硝盐介质中出炉，即得。本发明专利技术ADI球墨铸铁的屈服强度为660MPa～690MPa，抗拉强度为910MPa～950MPa，延伸率为9～11％，在-40℃本发明专利技术制备的ADI球墨铸铁的无缺口冲击值为105J～120J。本发明专利技术应用于球墨铸铁的制备领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种抗低温ADI球墨铸铁的制备方法。
技术介绍
奥贝氏体球墨铸铁简称ADI球墨铸铁，ADI球墨铸铁主要指热处理后金相组织主 要组成是奥氏体和贝氏体的球墨铸铁。它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和 石墨化剂，以获得呈球状石墨结晶，并通过硝盐介质等温淬火热处理而获得。具有高强度、 高塑性、高韧性、高的耐磨性、减震性以及很好的弯曲疲劳强度等特性。它和铸钢相比，且拥 有更高的屈强比，屈强比大约是〇. 8-0. 9(屈服强度与抗拉强度之比），铸钢的屈强比只是 〇. 6左右，是兼有钢和铸铁优点的优良材料，广泛应用于铁路货车、汽车、工程机械等方面。 在这些合金中，含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。工业用铸铁一般 含碳量为2%~4%。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外， 铸铁中还含有1 %~3%的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、 钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。 目前奥贝氏体球墨铸铁即ADI球墨铸铁低温性能国内外一般没有明确要求，要求 的都是常温下无缺口冲击功，根据其牌号不同常温下无缺口冲击功数值不同。例如美标 ASTM897A 897M-06规范中牌号为900/650/09中，规定在常温22±4°C下无缺口冲击值为 100J。现实情况是在高寒环境下（低于-20°C)时ADI球墨铸铁低温性能将明显降低，根 据国标GB/T1348-2009附录D关于球墨铸铁的冲击韧性曲线可知，球墨铸铁的冲击值随温 度降低而降低，而且降低特别明显，-40°C和20°C的冲击值相比降低60%左右；ADI球墨铸 铁低温冲击性能规律与之相同，现根据我们试验结果可知，牌号为900/650/09ADI球墨铸 铁20°C的无缺口冲击值为105J，而-40°C时的无缺口冲击值60J。用该种材质生产的汽车 和铁路货车产品在高寒地区运行时，性能将大大降低，严重影响运行安全。目前已经有国外 某些国家对高寒环境下ADI球墨铸铁低温性能有了一些要求，但要求不高，其要求数值远 远低于常温下的数值。如何对冶炼工艺控制、化学成分控制及其他合金元素的加入的调整、 以及合适的热处理方法满足牌号为900/650/09ADI球墨铸铁，在-40°C低温冲击性能不低 于其常温下的冲击数值100J，这是研宄此材料的重点内容。
技术实现思路
本专利技术解决了现有ADI球墨铸铁900/650/09在高寒环境下冲击功较低的技术问 题，提供了抗-40°C低温冲击的ADI球墨铸铁的制备方法。 本专利技术的抗_40°C低温冲击的ADI球墨铸铁的制备方法是按以下步骤进行的： 一、按照质量份数将70份球墨生铁QlOUO份低锰废钢和20份的回炉料混合后 升温到1510°C~1530°C熔化，然后加入球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量0.4%~ 0. 5%的镍板熔炼，熔炼后再加入球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量1. 1%~1. 3%的 紫铜板熔炼，得到铁液； 二、将球化剂放入球化包底一侧，并且将75%硅铁孕育剂覆盖在球化剂上面，孕育 剂上面覆盖一层与孕育剂相同质量的低锰碎钢，盖上包盖，然后采用冲入法将步骤一得到 的铁液进行球化、孕育处理，孕育时加入硅钡孕育剂； 三、向经过步骤二处理的铁液中加入脱硫剂，然后搅拌、扒渣，再静止1分钟； 四、将经过步骤三处理的铁液温度为1370°C~1400 °C时，开始浇铸，浇铸同时随 流加入粒度为0.1 Omm~0. 15mm的娃钡孕育剂，得到试样； 五、将步骤四得到的试样在常温下升温至650°C~680°C保温1~2小时，继续升 温到880°C~900°C保温2~3小时，然后将试样快速出炉放入370°C~400°C的硝盐介质 中，保温1~2小时后出炉，自然冷却至室温，既得抗-40°C低温冲击的ADI球墨铸铁；步骤 一中镍板中镍含量为99. 99%;步骤一中紫铜板中铜含量为99. 9%;步骤二中球化剂的加入 量为球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量的1. 3% ;步骤二中75%硅铁孕育剂的加入量 为球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量1. 0% ;步骤二中硅钡孕育剂的加入量为球墨生 铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量0. 1 %;步骤三中脱硫剂的主要成分为天然火山灰，脱硫剂 的加入量为球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量的〇. 5% ;步骤四中硅钡孕育剂的加入 量为球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量的0. 1%。步骤五中硝盐介质的组成为：50% KN〇3+50% NaN02〇 本专利技术包括以下有益效果： 本专利技术-40°C低温冲击ADI球墨铸铁的石墨球圆整，分布均匀，每平方毫米大于 300个，球化级别为1-2级，石墨球大小为7-8级。石墨球形状对球墨铸铁的延伸率和冲击 韧性影响极大。单位面积内，石墨球越多，石墨球越圆整，石墨球径越小，无论在常温还是在 低温下，球墨铸铁的冲击值都有增加的趋势，且球墨铸铁的综合机械性能也会提高，所以本 专利技术专利应尽量提高球化级别和单位面积内的石墨球个数，这也是本专利采用两次球化孕 育的原因所在。本专利技术_40°C低温冲击ADI球墨铸铁的屈服强度为660MPa~690MPa，抗拉 强度为910MPa~950MPa，延伸率为9~11%，在-40°C本专利技术制备的_40°C低温冲击ADI 球墨铸铁的无缺口冲击值为105J~120J。 本专利技术中的两次球化孕育过程能增加石墨形核能力，细化晶粒，增加石墨球数量； 并采用了 一种封闭非常好的带包盖的球化包，这种包在盖上包盖后，球化包内相对封闭较 好，在球化过程中，增加了包内压力，球化剂吸收良好，包内铁水球化充分且均匀，球化级别 提高半个级别左右。本专利技术中的脱氧、脱硫处理使原铁液中的硫含量降至0.02%以下（因 为过高的硫影响球化效果，降低低温环境下的冲击值）。对球化后的铁液进行1~2min的 静置，有利于活泼金属如Mg、Ba、Al、Fe的氧化物及硫化物上浮，从而净化铁液。 本专利技术制备的_40°C低温冲击ADI球墨铸铁的碳含量为3. 5%~3. 7%，因为较高 的含碳量可以增加金属的流动性，一定石墨化膨胀减少收缩缺陷。 本专利技术制备的_40°C低温冲击ADI球墨铸铁的硅含量为2. 75%~2. 90%，硅是石 墨化形成元素，不仅能抑制贝氏体转变过程中碳化物的析出，还能细化石墨球，促进贝氏体 转变形成。硅对ADI球墨铸铁的低温冲击影响明显，当硅在3%以下时，随硅量增加，ADI球 墨铸铁的低温冲击值上升较快，所以本专利技术将硅控制在2. 75%~2. 90%为好，若碳硅量过 高将会引起石墨开花。 本专利技术制备的锰含量小于0.20%，锰可以稳定奥氏体区，促进碳化物的形成，在共 析转变过程，降低共析转变的温度，起稳定和细化珠光体的作用。溶入奥氏体中的锰有强烈 偏析的倾向，引起网状碳化物、黑色网状组织、白区的形成，这些在晶界上形成的物质严重 降低低温韧性。碳化物、偏析是影响球铁低温转变温度的主要因素，锰每增加0. 1 %，脆性当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
抗‑40℃低温冲击的ADI球墨铸铁的制备方法，其特征在于抗‑40℃低温冲击的ADI球墨铸铁的制备方法是按以下步骤进行的：一、按照质量份数将70份球墨生铁Q10、10份低锰废钢和20份的回炉料混合后升温到1510℃～1530℃熔化，然后加入球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量0.4％～0.5％的镍板熔炼，熔炼后再加入球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量1.1％～1.3％的紫铜板熔炼，得到铁液；二、将球化剂放入球化包底一侧，并且将75％硅铁孕育剂覆盖在球化剂上面，孕育剂上面覆盖一层与孕育剂相同质量的低锰碎钢，盖上包盖，然后采用冲入法将步骤一得到的铁液进行球化、孕育处理，孕育时加入硅钡孕育剂；三、向经过步骤二处理的铁液中加入脱硫剂，然后搅拌、扒渣，再静止1分钟；四、将经过步骤三处理的铁液温度为1370℃～1400℃时，开始浇铸，浇铸同时随流加入粒度为0.10mm～0.15mm的硅钡孕育剂，得到试样；五、将步骤四得到的试样在常温下升温至650℃～680℃保温1～2小时，继续升温到880℃～900℃保温2～3小时，然后将试样快速出炉放入370℃～400℃的硝盐介质中，保温1～2小时后出炉，自然冷却至室温，既得抗‑40℃低温冲击的ADI球墨铸铁；步骤一中镍板中镍含量为99.99％；步骤一中紫铜板中铜含量为99.9％；步骤二中球化剂的加入量为球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量的1.3％；步骤二中75％硅铁孕育剂的加入量为球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量1.0％；步骤二中硅钡孕育剂的加入量为球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量0.1％；步骤三中脱硫剂的主要成分为天然火山灰，脱硫剂的加入量为球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量的0.5％；步骤四中硅钡孕育剂的加入量为球墨生铁Q10、低锰废钢和回炉料总质量的0.1％。步骤五中硝盐介质的组成为：50％KNO3+50％NaNO2。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：鲍玉龙，李亮，
申请(专利权)人：齐齐哈尔市精铸良铸造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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