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Abstract
一种球墨铸铁及其热处理方法。按质量百分含量计的组分如下：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。所述的球墨铸铁的热处理方法为等温淬火热处理：升温至550℃，保温1小时，再升温至880~900℃，保温2.5~3.5h，在小于10秒钟的时间内出炉，置于350±2℃的45%KNO3:55%NaNO3混合熔盐盐浴内，保温2~3h，出炉后空冷至室温。本发明的球墨铸铁是一种抗拉强度、延伸率和硬度优良的球墨铸铁，是一种不使用亚硝酸盐盐浴的污染小、节约成本的球墨铸铁的热处理方法。本文由 抛丸机 厂家整理


Description

一种球墨铸铁及其热处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种合金及其热处理方法，特别涉及一种球墨铸铁及其热处理方法。背景技术

[0002] 近年来，随着人们对球墨铸铁材料的认识逐渐深入，铁素体、珠光体、铁素体+珠光体球墨铸铁材料以其优良的力学性能和物理性能，已经在公共交通、农业机械、矿山机械等领域逐步代替了传统的合金钢、铸钢等。但是随着机械功率和服役工况的进一步提升，人们对结构零件的性能要求越来越高，即希望能在保证高强度的同时，且具有高韧性的球墨铸铁材料。目如，通过改变基体组织的铁素体和珠光体比例，能够提闻球墨铸铁材料的抗拉强度，但是同时却降低了延伸率，不能满足实际需要。

[0003] CN201110129613.1公开了一种砂型铸造等温淬火球墨铸铁载重汽车前轴的制造方法。其球墨铸铁的成分为: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 ;抗拉强度≥lOOOMPa，屈服强度≥700MPa,≥5%，布氏硬度(HB) 310〜380，该球墨铸铁在热处理前经过喷丸处理强化，其中等温淬火热处理工艺参数为:奥氏体化加热:88(T92(TC，保温2h ;等温淬火处理:33(T35(TC，保温1.5h。虽然上述方案显著提高了球墨铸铁性能，但是，增加了喷丸处理工序，不利于成本降低。

[0004] 等温淬火球墨铸铁使用的亚硝酸盐盐浴对人体有害，不适合大范围工 业生产。

发明内容

[0005] 为克服现有技术的不足 ，本发明提供一种抗拉强度、延伸率和硬度优良的球墨铸铁和提供一种污染小、节约成本的球墨铸铁的热处理方法。

[0006] 本发明所述的球墨铸铁按质量百分含量计的组分如下: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。

[0007] 本发明所述的球墨铸铁的优选组分为: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。

[0008] 本发明所述的球墨铸铁的热处理方法为等温淬火热处理:升温至550°C，保温I小时，再升温至880〜900 V，保温2.5〜3.5h，在小于10秒钟的时间内出炉，置于350 ± 2 °C的45%KN03:55%NaN03混合熔盐盐浴内，保温2〜3h，出炉后空冷至室温。

[0009] 碳促进石墨化，利于球化，但是碳过高时，会产生石墨漂浮，故碳含量控制在

3.5(Γ3.90。

[0010] 硅可以增加基体铁素体含量，能固溶于铁素体，强烈促进石墨化，抑制碳化物的形成，改善材料的塑性和韧性，但是含硅量过高，会增加了低温脆性，反而降低了韧性，故硅量以2.30〜2.50为宜。[0011] 锰能提高淬透性，但是强烈阻碍石墨化。容易在最后凝固的晶界上产生偏析，形成含锰渗碳体，严重影响材料的塑韧性，故选择Mn ( 0.50。

[0012] 磷会沿晶界析出磷共晶，使基体组织硬而脆，而硫消耗球化元素和干扰球化，故要求 P 彡 0.03，S 彡 0.018。

[0013] 镁和混合稀土 RE是主要的球化元素。残留量过大，白口倾向加大，球铁中易产生碳化物。因此要控制镁和其他球化元素的残留量，以Mg <0.036，RE0.02、.04为宜。

[0014] 铜有助于贝氏体化，而且可以缓和由于钥的加入引起的偏析。但过高的铜因其易于在晶界析出，反而降低，冲击韧性和强度。另外，与钥配合，可以明显提高抗弯强度，故铜控制在0.50〜0.80为宜。

[0015] 钥能够强化基体，细化晶粒，均匀组织，并且提高淬透性效果显著。但是含钥量过多时偏析程度高，偏析于晶界或者晶内且难以消除，降低塑性和韧性，钥量选择在

0.3(Γθ.40。

[0016] 单独加锡没有很大效果，与铜、锰配合时能够显著促进贝氏体化，而且不易产生偏析，所得球墨铸铁性能较好，锡量控制在0.03、.05。

[0017] 本发明采用等温淬火的热处理方法，等温淬火温度350±2°C，处于上贝氏体和下贝氏体的临界温度，平衡了两种组织性能的优缺点，从而能使淬火球铁达到较好的综合力学性能。所得等温淬火后球墨铸铁的基体组织为上贝氏体+下贝氏体+残余奥氏体。力学性能检测结果为:抗拉强度> lOOOMPa，延伸率> 7%，HB ^ 280。与铁素体-珠光体球墨铸铁部分性能比较见表2。可见，本发明的球墨铸铁是一种抗拉强度、延伸率和硬度优良的球墨铸铁；是一种不使用亚硝酸盐盐浴的污染小、节约成本的球墨铸铁的热处理方法。

具体实施方式

[0018] 本发明采用生铁加废钢的熔炼工艺，中频感应电炉加热,包内冲入工艺球化,所选的球化剂为VNA-60P，加入量为1%，炉前及包中孕育工艺孕育，所选的孕育剂为V1-370，加入量为0.4%，用树脂砂型铸造，浇注温度1350°C，浇注时间控制在30秒制备球墨铸铁铸件。实施例与铁素体-珠光体球墨铸铁的成分比较见表I。

[0019] 实施例1

各成分质量百分含量: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。

[0020] 实施例2

各成分质量百分含量: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。

[0021] 实施例3

将实施例1的球墨铸铁铸件等温淬火进行热处理:升温至550°C，保温I小时，再升温至890°C，保温时间3h ；45%KN03:55%NaN03混合熔盐盐浴内的等温淬火温度350±2°C，等温保温时间2.5h ;出炉后空冷至室温。测得力学性能为抗拉强度1120MPa，延伸率8.2%，HB331。

[0022] 实施例4

将实施例2的球墨铸铁铸件等温淬火进行热处理:升温至550°C保温I小时，再升温至885°C，保温时间2.5h ；45%KN03:55%NaN03混合熔盐盐浴内的等温淬火温度350±2°C，等温保温时间2h，出炉后空冷至室温。测得力学性能为抗拉强度1099MPa，延伸率8.5%, HB 297。[0023]


Claims (3)
1.一种球墨铸铁，其特征是按质量百分含量计的组分如下: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.根据权利要求1所述的球墨铸铁，其特征是按质量百分含量计的组分如下: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。本文由 抛丸机 厂家整理
3.权利要求1所述的球墨铸铁的热处理方法，其特征是等温淬火热处理:升温至550°C，保温I小时， 再升温至88(T90(TC，保温2.5〜3.5h，在小于10秒钟的时间内出炉，置于350±2°C的45%KN03:55%NaN03混合熔盐盐浴内，保温2〜3h，出炉后空冷至室温