一种高强度高塑性铸态QT700-10球墨铸铁及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度高塑性铸态QT700‑10球墨铸铁及其生产方法，涉及金属铸造技术及金属材料技术领域，所述球墨铸铁的化学成分的质量百分比为：C 3.7％‑3.8％，Si 2.8％‑3.2％，P 0.01％‑0.03％，且液相共晶成分CEL＝C+1/4Si+1/2P＝4.45％‑4.55％，Mn 0.25％‑0.40％，Cu 0.25％‑0.30％，0.005％＜S＜0.015％，Mg 0.03％‑0.05％，RE 0.01％‑0.021％，其他杂质成分合计＜0.10％，余量为Fe。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高塑性铸态QT700-10球墨铸铁及其生产方法
本专利技术涉及金属铸造技术及金属材料
，具体来讲是一种高强度高塑性铸态QT700-10球墨铸铁及其生产方法。
技术介绍
高强度高塑性球墨铸铁越来越普遍地应用在汽车轻量化方案中，但QT700-10材料在国内尚未见批量应用。SiboDur球墨铸铁件是GF公司研发的铸态高强度高伸长率球墨铸铁，据称这种球墨铸铁以Si和B作为合金化元素已形成了SiboDur450-17、SiboDur550-12、SiboDur700-10、SiboDur800-5系列，SiboDur球墨铸铁的工业应用报导比较多，而工艺技术方面的文献资料很少。按现有的铸铁理论和技术，仅仅以Si和B作为合金化元素，在铸态下难以使强度达到700-800MPa的同时具有5％-10％的伸长率。B在该球墨铸铁中发挥什么作用还不清楚，笔者试验没有发现B有提高强度和伸长率的作用。目前一些QT700-10的材料研究都是在Y型试块上展开的，并且给出的材料成分和方法不具备重现性。而《高强度高伸长率球墨铸铁(QT700-10)材质研究》一文系统介绍了作者研究球墨铸铁QT700-10材质的成分、方法，其中主要提高强度的Mn质量分数在0.8％左右、Cu质量分数在0.4％等，都与中国机械学会铸造分会张伯明主编的第三版《铸造手册》第一卷铸铁分册相冲突的。《铸造手册》建议“即使是珠光体基体的球铁铸铁来说，锰的质量分数也不应超过0.5％”，“对于铁素体基体球墨铸铁来说，则锰的质量分数不应超过0.3％”(第330页)；即使在铁素体基体中铜的质量分数超过0.3％时，伸长率已不足10％了(第334页图5-112含铜量对铸态球墨铸铁力学性能的影响)。高强度高塑性材料(如QTD900-8、QTD900-10等)，其力学性能大多是通过热处理以后获得，这样不仅工艺复杂，而且成本较高。专利文件《一种高强度高韧性铸态QT700-10及其生产方法》(专利申请号：201710003893.9)中铜的质量分数也是0.3％-0.5％，其验证方法(说明书【0026】段)也声明了是在Y型单铸试块，尤其成分中有锡金属的加入，更加难以批量化工业生产。这种在Y型试块上试验验证的论文还有其他类似的。申请人为适应市场需求，积极开拓高端球墨铸铁件市场，通过产学研合作致力于高强高塑性铸态球墨铸铁件的研究与开发。本专利技术以Si促进铁素体的形成，同时在一定的范围内对铁素体有显著的强化作用，而且塑性下降不显著；以适当的Cu保证塑性不显著下降时促进珠光体的形成；利用铁模具有良好的激冷作用，快速冷却而获得良好的基体组织；利用覆砂层厚度的变化，实现铸件的同时凝固。实现了在铸态条件下低成本稳定生产高强度高塑性铸态QT700-10球墨铸铁件。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种高强度高塑性铸态QT700-10球墨铸铁及其生产方法，该工艺能够在铁型覆砂生产线上利用覆砂层的厚度变化，低成本的生产高强度高塑性铸态QT700-10球墨铸铁件，满足汽车零部件轻量化的要求。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种高强度高塑性铸态QT700-10球墨铸铁，所述球墨铸铁的化学成分的质量百分比为：C3.7％-3.8％，Si2.8％-3.2％，P0.01％-0.03％，且液相共晶成分CEL＝C+1/4Si+1/2P＝4.45％-4.55％，Mn0.25％-0.40％，Cu0.25％-0.30％，0.005％＜S＜0.015％，Mg0.03％-0.05％，RE0.01％-0.021％，其他杂质成分合计＜0.10％，余量为Fe。在上述技术方案的基础上，所述球墨铸铁不含Ni、Mo、Sn贵重合金元素。在上述技术方案的基础上，所述球墨铸铁的化学成分的质量百分比为：C3.7％-3.8％，Si2.85％-3.195％，P0.010％-0.014％，且液相共晶成分CEL＝C+1/4Si+1/2P＝4.45％-4.52％，Mn0.312％-0.351％，Cu0.283％-0.30％，S0.007％-0.011％，Mg0.039％-0.047％，RE0.017％-0.021％，其他杂质成分合计＜0.10％，余量为Fe。本专利技术还提供一种用于上述高强度高塑性铸态QT700-10球墨铸铁的生产方法，包括以下步骤：步骤a.电炉熔炼，以压块废钢及球铁回炉料为原材料进行熔炼，待接近出铁温度时分析调整配料使成分合格，在1500℃～1520℃静置5～10min，扒渣出铁液；步骤b.球化孕育，对上述成分的铁液温度调整至1470℃-1490℃进行喂丝球化孕育处理，球化包芯线和孕育包芯线同时加入，球化完成后扒净浮渣；步骤c.造型浇注，利用铁型覆砂造型，将球化孕育后的纯净铁液吊入浇注位置进行浇注，期间随流加入75SiFe粉孕育剂，最后开箱。在上述技术方案的基础上，步骤a中，先加入部分压块废钢和回炉料熔炼，化清后加入增碳剂再加入废钢进行熔化，保证增碳剂的有效吸收，用不同的废钢压块调整Mn量，压块废钢加入量为炉内铁液的60-75％，回炉料加入量为25-40％；炉内原铁液化学成分质量百分比调整为：C3.85％-3.95％，Si2.3％-2.5％，P≤0.03％，Mn0.25％-0.40％，Cu0.25％-0.30％，S≤0.02％，将电炉内熔炼温度调至1530℃-1550℃静置5-10分钟，扒清浮渣得到纯净铁液，保证炉后的液相共晶成分CEL＝C+1/4Si+1/2P＝4.45％-4.55％。在上述技术方案的基础上，所述增碳剂为经高温石墨化处理的优质增碳剂，化学成分为：C≥98.5％，0.015％≤S≤0.10％，吸收率≥90％；粒度0.5-5mm。在上述技术方案的基础上，所述压块废钢包括白料废钢和黑料废钢，其中，白料废钢化学成分的质量百分比为：0＜C≤0.2％，0＜Si≤0.2％，0＜Mn≤0.3％，0＜P≤0.02％，0＜S≤0.02％，0＜Cr≤0.03％，0＜Ti≤0.07％；黑料废钢化学成分的质量百分比为：0＜C≤0.4％，0＜Si≤0.2％，0＜Mn≤1.2％，0＜P≤0.02％，0＜S≤0.02％，0＜Cr≤0.03％，0＜Ti≤0.05％；所述回炉料化学成分的质量百分比为：C3.7％-3.8％，Si2.8％-3.2％，0.01％≤P≤0.03％，Mn0.25％-0.40％，Cu0.25％-0.30％，0.005％＜S＜0.015％，Mg0.03-0.05％，0.01％≤RE≤0.02％，其余为Fe。在上述技术方案的基础上，步骤b中，所述球化包芯线化学成分的质量百分比为：Mg28％-30％，RE2％-4％，Ca2.0％-4.0％，Si42％-46％，0＜Ba＜0.1％，其余为Fe，球化包芯线加入量为铁液重量的0.8％-1.1％；所述孕育包芯线化学成分的质量百分比为：Si65％-70％，Ca1.0％-3.0％，Ba2.0％-4.0％，其余为Fe，孕育包芯线的加入量为铁液重量的0.3％-0.5％。在上述技术方案的基础上，所述球化包芯线芯料重235本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度高塑性铸态QT700-10球墨铸铁，其特征在于，所述球墨铸铁的化学成分的质量百分比为：C 3.7％-3.8％，Si 2.8％-3.2％，P 0.01％-0.03％，且液相共晶成分CEL＝C+1/4Si+1/2P＝4.45％-4.55％，Mn 0.25％-0.40％，Cu 0.25％-0.30％，0.005％＜S＜0.015％，Mg 0.03％-0.05％，RE 0.01％-0.021％，其他杂质成分合计＜0.10％，余量为Fe。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度高塑性铸态QT700-10球墨铸铁，其特征在于，所述球墨铸铁的化学成分的质量百分比为：C3.7％-3.8％，Si2.8％-3.2％，P0.01％-0.03％，且液相共晶成分CEL＝C+1/4Si+1/2P＝4.45％-4.55％，Mn0.25％-0.40％，Cu0.25％-0.30％，0.005％＜S＜0.015％，Mg0.03％-0.05％，RE0.01％-0.021％，其他杂质成分合计＜0.10％，余量为Fe。


2.如权利要求1所述的高强度高塑性铸态QT700-10球墨铸铁，其特征在于：所述球墨铸铁不含Ni、Mo、Sn贵重合金元素。


3.如权利要求1所述的高强度高塑性铸态QT700-10球墨铸铁，其特征在于：所述球墨铸铁的化学成分的质量百分比为：C3.7％-3.8％，Si2.85％-3.195％，P0.010％-0.014％，且液相共晶成分CEL＝C+1/4Si+1/2P＝4.45％-4.52％，Mn0.312％-0.351％，Cu0.283％-0.30％，S0.007％-0.011％，Mg0.039％-0.047％，RE0.017％-0.021％，其他杂质成分合计＜0.10％，余量为Fe。


4.一种用于权利要求1所述高强度高塑性铸态QT700-10球墨铸铁的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a.电炉熔炼，以压块废钢及本材质回炉料为原材料进行熔炼，待接近出铁温度时分析调整配料使成分合格，在1500℃～1520℃静置5～8min，扒渣出铁液；
步骤b.球化孕育，对上述成分的铁液温度调整至1470℃-1490℃进行喂丝球化孕育处理，球化包芯线和孕育包芯线同时加入，球化完成后扒净浮渣；
步骤c.造型浇注，利用铁型覆砂造型，将球化孕育后的纯净铁液吊入浇注位置进行浇注，期间随流加入75SiFe粉孕育剂，最后开箱。


5.如权利要求4所述的生产方法，其特征在于：步骤a中，先加入部分压块废钢和回炉料熔炼，化清后加入增碳剂再加入废钢进行熔化，保证增碳剂的有效吸收，用不同的废钢压块调整Mn量，压块废钢加入量为炉内铁液的60-75％，回炉料加入量为25-40％；炉内原铁液化学成分质量百分比调整为：C3.85％-3.95％，Si2.3％-2.5％，P≤0.03％，Mn0.25％-0.40％，Cu0.25％-0.30％，S≤0.02％，将电炉内熔炼温度调至1530℃-1550℃静置5-10分钟，扒清浮渣得到纯净铁液，保证炉后的液相共晶成分CEL＝C+1/...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭元飞，马怀生，余林，王庭波，
申请(专利权)人：湖北普尔精密科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42