本发明涉及一种汽车转向节用抗冲击球墨铸铁件及其制备方法，属于球墨铸铁技术领域。
背景技术：
汽车的诞生已经有百年的历史，发展迅速，目前已成为世界上最主要的交通工具和拉动经济增长的重要驱动力，也是人们生活不可或缺的重要组成部分。铸件是汽车产品零部件的重要构成之一，铸件产品在汽车零部件上的应用占有重要地位。汽车用铸件的主要特点是形状复杂、壁厚较薄、尺寸精度高、生产批量大、要求可靠性非常高等。汽车要尽可能低减轻自身重量，就要求铸件既要轻，还要有很高的强度。过去许多汽车零部件用的材质是灰铸铁，如今大都改为球墨铸铁件。
汽车转向节是连接汽车方向盘与前轮轮轴的重要部件，外形复杂，要承受足够的力和震动，其质量好坏直接影响到汽车转向的灵活性和安全性。转向节的功用是传递并承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，因此，这就要求转向节材质具有很好的抗冲击性能。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种汽车转向节用抗冲击球墨铸铁件及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种汽车转向节用抗冲击球墨铸铁件，其各化学组分的重量百分比为：C 3.5-3.9%、Si 1.8-2.4%、Mn 0.2-0.4%、Cr 0.7-1.0%、Nb 0.4-0.9%、Bi0.2-0.3%、Ta 0.4-0.8%、Ga 0.1-0.2%、Nd0.05-0.08%、Tm0.03-0.06、P≤0.03%、S≤0.02%，余量为Fe。
一种汽车转向节用抗冲击球墨铸铁件的制备方法，包括以下步骤：
（1）称取生铁、废钢、铬铁、锰铁、铌铁、回炉料等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1500-1530℃，待炉料全部熔化后，取样分析并调整铁液成分，达到要求后升温至1520-1550℃，在功率为250-450W，转速为1500-2000r/min的条件下磁力搅拌5-10min，静置20-30min，出炉；
（2）铁液出炉前，先在球化包一侧包坝的底部凹坑内加入相当于铁液质量1.1-1.6%的稀土硅镁铁球化剂，在球化剂上覆盖相当于铁液质量0.5-0.8%的稀土钡钙孕育剂，然后在孕育剂表面均匀撒上一层洁净、干燥、无锈的球铁屑并捣实，铁液出炉时，将铁液通过盖包小孔流入球化包内进行球化和孕育处理，温度控制在1495-1525℃，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒集膨胀珍珠岩粉，在功率为400-500W，频率为20-35kHz的条件下超声震荡30-40mim，并扒净铁液表面的浮渣，静置20-25min，然后取样制取三角试块分析，检测球化合格后即可进行浇注；
（3）浇注前，将球化包及提包烘烤至800-850℃，浇注温度控制在1460-1480℃，浇注速度控制在0.6-0.7kg/s；
（4）对浇注成型的铸件进行热处理：先以60-80℃/h的速率升温至810-860℃，保温2-3h，再以30-50℃/h的速率降温至300-350℃，保温4-6h，再以50-70℃/h的速率升温至945-975℃，保温1-2h；然后投入130-150℃热油中冷却淬火，冷却40-70s；最后在功率为200-400W的条件下微波加热3-5h，再在功率为500-700W的条件下微波加热2-4h，再在功率为800-1000W的条件下微波加热1-3h，出炉空冷即可。
本发明的有益效果：
本发明添加的Cr、Nb、Bi、Ta、Ga、Nd、Tm 等合金元素，可以改善基体组织和碳化物形貌，显著提高球墨铸铁件的机械强度和冲击韧性。本发明制得的球墨铸铁件具有机械强度高、抗疲劳性好，抗冲击能力强的特点，可以广泛应用于制作汽车转向节。
具体实施方式
一种汽车转向节用抗冲击球墨铸铁件，其各化学组分的重量百分比为：C 3.5-3.9%、Si 1.8-2.4%、Mn 0.2-0.4%、Cr 0.7-1.0%、Nb 0.4-0.9%、Bi0.2-0.3%、Ta 0.4-0.8%、Ga 0.1-0.2%、Nd0.05-0.08%、Tm0.03-0.06、P≤0.03%、S≤0.02%，余量为Fe。
一种汽车转向节用抗冲击球墨铸铁件的制备方法，包括以下步骤：
（1）称取生铁、废钢、铬铁、锰铁、铌铁、回炉料等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1510℃，待炉料全部熔化后，取样分析并调整铁液成分，达到要求后升温至1530℃，在功率为350W，转速为1800r/min的条件下磁力搅拌7min，静置25min，出炉；
（2）铁液出炉前，先在球化包一侧包坝的底部凹坑内加入相当于铁液质量1.4%的稀土硅镁铁球化剂，在球化剂上覆盖相当于铁液质量0.7%的稀土钡钙孕育剂，然后在孕育剂表面均匀撒上一层洁净、干燥、无锈的球铁屑并捣实，铁液出炉时，将铁液通过盖包小孔流入球化包内进行球化和孕育处理，温度控制在1515℃，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒集膨胀珍珠岩粉，在功率为450W，频率为25kHz的条件下超声震荡35mim，并扒净铁液表面的浮渣，静置22min，然后取样制取三角试块分析，检测球化合格后即可进行浇注；
（3）浇注前，将球化包及提包烘烤至820℃，浇注温度控制在1470℃，浇注速度控制在0.6kg/s；
（4）对浇注成型的铸件进行热处理：先以70℃/h的速率升温至840℃，保温2h，再以40℃/h的速率降温至320℃，保温5h，再以60℃/h的速率升温至965℃，保温1.5h；然后投入140℃热油中冷却淬火，冷却60s；最后在功率为300W的条件下微波加热4h，再在功率为600W的条件下微波加热3h，再在功率为900W的条件下微波加热2h，出炉空冷即可。
经检验，其力学性能为：抗拉强度871Mpa，屈服强度732Mpa，伸长率12.7%，冲击韧度11.6J/cm2。