一种调控球墨铸铁铁素体晶粒尺寸的方法技术

本发明专利技术公开了一种调控球墨铸铁铁素体晶粒尺寸的方法，基于球墨铸铁铁素体晶粒越粗大，低温冲击功越高的机理，提出一种新型热处理调控球墨铸铁铁素体晶粒尺寸的方法。本发明专利技术在于将铸态球墨铸铁加热至二次石墨化温度范围，在保温过程中基体铁素体化的同时促使铁素体晶粒长大。保温过程中，采用脉冲式控温方式，使最高温度少量、短时间超过铁素体向奥氏体转变温度，而后再降回到二次石墨化温度范围，以此来激发铁素体晶粒的快速长大。本发明专利技术解决了在常规二次石墨化退火时即使长时间保温铁素体晶粒也很难长大的问题，本发明专利技术的方法工艺简单，操作方便，容易实现，可使球墨铸铁铁素体晶粒尺寸稳定在50μm以上。粒尺寸稳定在50μm以上。粒尺寸稳定在50μm以上。

【技术实现步骤摘要】
一种调控球墨铸铁铁素体晶粒尺寸的方法


[0001]本专利技术涉及金属材料制备
，更具体的说是涉及一种调控球墨铸铁铁素体晶粒尺寸的方法。

技术介绍

[0002]对于金属材料而言，断口上解理裂纹所占比例愈高，冲击韧性值就越低。从这个规律可以确定，解理断裂控制着断裂过程。在断裂过程中，裂纹一旦萌生，就会快速扩展，由此可以确定，低温断裂时，裂纹的萌生起主要作用。研究表明，铁素体球墨铸铁低温冲击断裂时裂纹形核取决于形变孪晶的形成过程。形变孪晶的形成与其临界晶核半径有关，临界晶核半径越大，形变孪晶就越不易形核，断裂就越困难，即形变孪晶临界晶核半径与铁素体晶粒直径成正比，由此可以得出粗大的铁素体晶粒有利于在低温下得到更高冲击韧性的结论。
[0003]众所周知，石墨变成球状后，石墨形状对铸铁力学性能的影响降到了最低的程度，基体的力学性能能够得到充分的发挥。我国球墨铸铁生产中，石墨球的控制技术已经达到国际先进水平。研究表明，当球化率大于98％、石墨球数量达到400～500个/平方毫米时，金属基体转变成影响球墨铸铁超低温冲击韧性的关键因素。
[0004]采用强化球化与孕育处理、严格控制磷含量等手段，可使球墨铸铁在确保强度与延伸率的前提下，其低温(
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40℃)冲击功达到12J以上。但是当温度低于
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60℃时冲击功很难稳定达到10J以上。
[0005]铁素体晶粒尺寸对铁素体基球墨铸铁低温韧性具有一定的影响，生产中常采用二次石墨化退火的方法控制基体为100％铁素体，实验研究发现，在常规的热处理工艺基础上，用延长保温时间的方法难以改变铁素体晶粒尺寸。为此，需要开发新型的热处理工艺来调控球墨铸铁铁素体晶粒尺寸，以此来提高超低温下球墨铸铁的韧性。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了调控球墨铸铁铁素体晶粒尺寸的方法，其工艺简单，操作方便，容易实现，可使球墨铸铁铁素体晶粒尺寸稳定在50μm以上。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种调控球墨铸铁铁素体晶粒尺寸的方法，包括以下步骤：
[0009](1)熔化炉料得到铁液后出炉，出炉温度1510～1530℃，然后进入装有球化剂的球化包处理，孕育，浇注温度1380～1440℃，得到铸态球墨铸铁；
[0010](2)将铸态球墨铸铁加热到720～740℃，脉冲式控温控制温度变化振幅为20℃，周期为7min，保温6～8h，待温度降低到500～600℃时空冷，即得产品。
[0011]优选的，步骤(1)中采用中频感应炉融化炉料。
[0012]优选的，步骤(1)中所述的球化采用冲入法，球化剂为埃肯公司生产，型号为Elmag5800，加入量为铁水重量的1.05％。
[0013]优选的，步骤(1)中所述的孕育采用两次孕育，第一次孕育将孕育剂覆盖于球化剂表面，随球化处理完成第一次孕育，随铁水流入球化包完成第二次孕育。
[0014]孕育剂为埃肯公司生产，型号为Inoculant，第一次孕育孕育剂加入量为铁水重量的0.5％，第二次孕育孕育剂加入量为铁水重量的0.5％，加入时间为在铁水流入总量的三分之二时加入。
[0015]优选的，步骤(2)中所述温度变化振幅为+15℃～
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5℃。
[0016]本专利技术还请求保护了上述制备方法制得的球墨铸铁。
[0017]优选的，采用上述制备方法制得的球墨铸铁铁素体晶粒尺寸≥50μm。
[0018]优选的，所述球墨铸铁中的各元素质量分比：C3.5～3.9％，Si1.9～2.0％，Mn≤0.15％，P≤0.025％，S≤0.02％，Mg0.03～0.045％，Re＜0.01％，余量为Fe。
[0019]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种调控球墨铸铁铁素体晶粒尺寸的方法，具有如下有益效果：
[0020]将铸态球墨铸铁加热至二次石墨化温度范围，在保温过程中基体铁素体化的同时促使铁素体晶粒长大，保温过程中，采用脉冲式控温方式，使最高温度少量、短时间超过铁素体向奥氏体转变温度，而后再降回到二次石墨化温度范围，以此来激发铁素体晶粒的快速长大。本专利技术解决了在常规二次石墨化退火时即使长时间保温铁素体晶粒也很难长大的问题，本专利技术的方法工艺简单，操作方便，容易实现，可使球墨铸铁铁素体晶粒尺寸稳定在50μm以上。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0022]图1为实施例1的球墨铸铁热处理控温方式(a)与金相组织(b)图；
[0023]图2为实施例2的球墨铸铁热处理控温方式(a)与金相组织(b)图；
[0024]图3为实施例3的球墨铸铁热处理控温方式(a)与金相组织(b)图；
[0025]图4为实施例4的球墨铸铁热处理控温方式(a)与金相组织(b)图；
[0026]图5为实施例5的球墨铸铁热处理控温方式(a)与金相组织(b)图；
[0027]图6为实施例6的球墨铸铁热处理控温方式(a)与金相组织(b)图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]以下实施例中，球化剂为埃肯公司生产，型号为Elmag5800，加入量为铁水重量的1.05％；
[0030]孕育剂为埃肯公司生产，型号为Inoculant，第一次孕育孕育剂加入量为铁水重量
的0.5％，放在包中球化剂上面，第二次孕育孕育剂加入量为铁水重量的0.5％，加入时间为在铁水流入包中总量的三分之二时加入。
[0031]实施例1
[0032]球墨铸铁的元素组成：C3.5～3.9％，Si1.9～2.0％，Mn≤0.15％，P≤0.025％，S≤0.02％，Mg0.03～0.045％，Re＜0.01％，余量为Fe。壁厚为10毫米。
[0033](1)采用中频感应炉熔化炉料，铁液出炉温度为1530℃，采用冲入法进行球化处理，球化剂
[0034](2)孕育处理采用二次孕育，浇注温度为1440℃，得到铸态球墨铸铁；将铸态球墨铸铁加热到740℃，采用图1(a)所示的方式控制温度，保温8h，待温度降低到600℃时空冷，铁素体晶粒平均尺寸为53μm，如图1(b)所示。
[0035]性能测试结果为
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40度低温冲击3个试样平均值为13.7J，抗拉强度为432Mpa,屈服强度为291Mpa,延伸率为23本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调控球墨铸铁铁素体晶粒尺寸的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)熔化炉料得到铁液后出炉，出炉温度1510～1530℃，然后进入装有球化剂的球化包处理，孕育，浇注温度1380～1440℃，得到球墨铸铁；(2)将球墨铸铁加热到720～740℃，脉冲式控温控制温度变化振幅为20℃，周期为7min，保温6～8h，待温度降低到500～600℃时空冷，即得产品。2.根据权利要求1所述的一种调控球墨铸铁铁素体晶粒尺寸的方法，其特征在于，步骤(2)中所述温度变化振...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈淑英，宋佳健，李青春，刘健，孙海清，常国威，臧玉郡，孙明，赵忠理，
申请(专利权)人：锦州捷通铁路机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：