CN101619410B - 工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂及其制备和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂及其制备和应用方法，涉及含铬的铸铁合金，它是一种薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂，由质量百分比为100∶6.67～10.0的Fe-Ce-Si-Ca中间合金和Fe-Ti-B中间合金组成，其纳米晶晶粒小于100nm，采用离心快淬甩带法制备，用它对工程机械用高铬铸铁合金组织进行晶粒和组织孕育细化处理，处理方法是金属熔融铸造法，结果显著细化了高铬铸铁合金基体晶粒和渗碳体相，并使渗碳体层片和颗粒更加细小，分布更加均匀，高铬铸铁液体中原位生成的TiB2颗粒也起到增强基体的作用，从而明显地提高了工程机械用高铬铸铁合金的综合力学性能。

Description

工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂及其制备和应用方法

技术领域

本发明的技术方案涉及含铬的铸铁合金，具体地说是涉及工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂及其制备和应用方法。

背景技术

高铬铸铁作为高抗磨材料被应用于破碎、研磨和物料输送机械以及冶金设备，尤其在磨料磨损和冲击磨损的机件，诸如破碎机滚筒、料仓衬板、高炉料钟、料斗、运煤槽衬板、磨煤机辊套、轧辊和渣浆泵过流部件中被广泛应用。

随着新型工程机械不断发展，对高铬铸铁耐磨件的力学性能提出了越来越苛刻的要求。很多学者和技术人员的实验研究发现：一方面，高铬铸铁通过高合金化和热处理手段可得到马氏体或奥氏体或二者混合型的基体以及铬的特殊碳化物。这种特殊碳化物为呈六角晶系的M7C3，其硬度高达HV1200-1600，远高于渗碳体型碳化物和常见的矿物磨粒的硬度。这类碳化物的存在是高铬铸铁获得高抗磨性的主要原因；然而另一方面，一般高铬铸铁合金存在的缺陷则在于：高铬铸铁中的共晶结构与一般铸铁中的莱氏体不同。一般铸铁中的莱氏体呈连续网状，而含高铬的共晶碳化物呈断开的块和条状态。一般高铬铸铁合金的铸态组织中，基体组织晶粒较粗大，共晶莱氏体组织中的渗碳体相仍呈较粗大的片状，一次合金渗碳体相多为粗大的多角形块状和条状。粗大的渗碳体硬脆相严重地割裂了基体，降低了高铬铸铁合金的强度和韧性。

为了提高工程机械用高铬铸铁耐磨件的力学性能和磨损耐蚀性能，其方法是对高铬铸铁合金铸态组织进行孕育细化处理，并改渗碳体相的形态，减小其对基体性能的削弱作用，这是提升高铬铸铁合金铸态组织性能的有效途径。所以，对工程机械用高铬铸铁耐磨件的高铬铸铁合金进行晶粒和组织细化处理是一种提升高铬铸铁耐磨件使用性能的极其有效的方法。这就相当于在基体上镶嵌入高硬度的较细小颗粒和渗碳体薄片，使得进行晶粒和组织细化处理后的高铬铸铁合金不仅抗磨性好，而且大大削弱了高硬度相的脆化作用，相对而言有较好的韧性；又因高铬铸铁中的高硬度马氏体基体，强有力地支承细小的碳化物颗粒，避免工作过程中碳化物从磨损表面脱落，保证了材料的高抗磨性。

CN101319290公开了灰铸铁孕育剂及制备产品方法和作为冶炼铸铁的应用，该灰铸铁孕育剂由硅铁、锰铁、硅钡或铬铁组成；方法步骤为：将硅铁、锰铁、硅钡或铬铁分别进行破碎后，按比例称重混合；孕育剂作为冶炼灰铸铁的应用，其铁水与孕育剂的比例为1∶0.03～0.07，孕育剂块度最大值为硅铁10～20mm，硅钡20～30mm，锰铁5～20mm，铬铁1～15mm。CN1115339披露了铬系白口铸铁复合孕育剂，该孕育剂在选用对铬系白口铸铁凝固起孕育作用的C、Cr、Fe三元素的同时，添加Si、Mg和稀土合金元素，用以改变第二相形态分布，并起变质细化作用。然而，上述文献中所报道的铸铁孕育剂的制备方法均采用破碎混合一类传统的工艺生产，这些孕育剂在铸铁合金铸造中的应用则均采用普通熔炼工艺熔炼和将铸锭粉碎成小块使用，其细化剂的晶粒尺寸为几百微米，远不是纳米级，所以对铸铁合金基体晶粒和组织的细化效果并不理想，在经过细化的高铬铸铁合金的铸态组织中，共晶莱氏体组织中的渗碳体相仍呈较粗大的片状，高铬铸铁合金的综合力学性能得不到有效的提高。

CN200910068334.1公开了与本发明为同一主要发明人发明的高铬铸铁孕育剂及其制备和应用方法，该纳米晶高铬铸铁复合孕育剂由Fe-Ce-Si-Ca中间合金和Fe-B中间合金组成。虽然，采用该孕育剂对孕育对高铬铸铁合金组织进行晶粒和组织细化处理后，最终使高铬铸铁的铸态组织力学性能得到明显的提高，但本发明发明人经过进一步研究发现，为了进一步提高工程机械用高铬铸铁耐磨件的力学性能和磨损耐蚀性能，这类纳米晶高铬铸铁复合孕育剂还有不断改进和提高的必要性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂及其制备和应用方法，本发明孕育剂是将Fe-Ce-Si-Ca中间合金和Fe-Ti-B中间合金熔体进行离心快淬甩带处理得到的薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂，用它对工程机械用高铬铸铁耐磨件的高铬铸铁合金组织进行晶粒和组织细化处理，克服了现有工程机械用高铬铸铁合金铸造技术的铸造缺陷，显著细化了高铬铸铁合金基体晶粒和渗碳体相，并使渗碳体层片和颗粒更加细小，分布更加均匀，高铬铸铁液体中原位生成的TiB2颗粒也起到增强基体的作用，从而提高了工程机械用高铬铸铁合金的综合力学性能，其性能和功用都超过了CN200910068334.1公开的高铬铸铁孕育剂。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂，它是一种薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂，由Fe-Ce-Si-Ca中间合金和Fe-Ti-B中间合金组成，其中，Fe-Ce-Si-Ca中间合金的元素百分比组成为30.7％Fe+30％Ce+37.5％Si+1.8％Ca，Fe-Ti-B中间合金的元素组成的重量比为Fe∶Ti∶B＝0.37～0.47∶3.35～0.45∶0.14～0.22，这两种中间合金的质量百分比为Fe-Ce-Si-Ca中间合金∶Fe-Ti-B中间合金＝100∶6.67～10.0，该孕育剂的纳米晶晶粒小于100nm，其薄片的平均厚度为0.2～0.5mm，平均宽度为0.3～0.7mm，平均长度为0.8～1.5mm。

上述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的制备方法，是一种离心快淬甩带法，具体步骤是：以元素组成质量百分比为30.7％Fe+30％Ce+37.5％Si+1.8％Ca的Fe-Ce-Si-Ca中间合金和元素组成的重量比为Fe∶Ti∶B＝0.37～0.47∶3.35～0.45∶0.14～0.22的Fe-Ti-B中间合金为原料，按质量百分比为Fe-Ce-Si-Ca中间合金∶Fe-Ti-B中间合金＝100∶6.67～10.0，称取所需量的上述Fe-Ce-Si-Ca中间合金和Fe-Ti-B中间合金，将它们破碎成小块，放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，调节电极位置，使之与该坩埚内合金小块之间的距离为0.75～1.45mm，关闭炉门、进出料口和放气阀，抽真空至真空度高于3.8×10^-3Pa后，用氩气洗炉，随后充入氩气至压力为0.04～0.05Pa，起弧后调节弧电流逐步上升至500～600A，将上述合金熔化，待上述合金全部熔化成液态时，倾斜该坩埚使得该合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表面温度为10～15℃，熔融的液态合金与钼轮接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为40m/秒，该合金形成薄带状沿钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快淬得到平均厚度为0.2～0.5mm，平均宽度为0.3～0.7mm，平均长度为0.8～1.5mm的薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂。

上述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的制备方法中，所述Fe-Ce-Si-Ca中间合金通过商购得到，所述Fe-Ti-B中间合金是用如下方法制备的，按元素组成的重量比为Fe∶Ti∶B＝0.37～0.47∶3.35～0.45∶0.14～0.22，称取所需的纯Fe、纯Ti块和B粉，将称取的纯Fe、纯Ti块和B粉置于真空电弧炉中炼制成钮扣状合金铸锭，即制得Fe-Ti-B中间合金。该炼制工艺是公知的。

上述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的制备方法中，在将两种中间合金破碎成小块放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内时，其中的小块放在水冷铜坩埚的底部，较大块放在水冷铜坩埚的上部。

上述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的应用方法，是将该复合孕育剂用于对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，处理方法是金属熔融铸造法，具体步骤如下：

第一步，配料

配料甲为制备工程机械用高铬铸铁合金熔体的原料，选用以下五种配料中的一种：

配料甲(1)为13叶片高铬铸铁合金熔体的原料：C＝3.08％、Si≤0.52％、Mn≤0.71％、P≤0.039％、S≤0.043％、Cr＝13.95％、Ni≤0.12％、V≤0.054％、B≤0.004％和其余为Fe，

配料甲(2)为搅龙高铬铸铁合金熔体的原料：C＝2.57％、Si≤0.61％、Mn≤0.69％、P≤0.034％、S≤0.042％、Cr＝14～21％、Ni≤0.126％、V≤0.048％、B≤0.0026％和其余为Fe，

配料甲(3)为15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体的原料：C＝2.94％、Si≤0.76％、Mn≤0.75％、P≤0.043％、S≤0.041％、Cr＝14～21％、Ni≤0.135％、Mo＝0.18％、B≤0.004％和其余为Fe，

配料甲(4)为18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体的原料：C＝3.02％、Si＝0.72％、Mn≤0.84％、P≤0.048％、S≤0.051％、Cr＝17～21％、Ni＝0.139％、Mo＝0.103％和其余为Fe，

配料甲(5)为LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体的原料：C＝2.90％、Si≤0.75％、Mn＝0.67％、P≤0.031％、S≤0.031％、Cr＝16～21％、Ni≤0.26％、V≤0.053％、B≤0.0066％和其余为Fe，

配料乙为密封保存的权利要求1所述的薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂，

按质量百分比为配料甲∶配料乙＝100∶0.4～0.9进行称取配料，操作过程中确保所有材料干燥；

第二步，工程机械用高铬铸铁合金的熔化和精炼

将第一步中的配料甲放入中频感应加热炉坩埚内加热到1480～1550℃，至配料甲全部熔化后，加入为配料甲重量2～3％的氯化锌进行除气精炼，除去配料甲合金熔体中的气体及杂质，制得精炼后的工程机械用高铬铸铁合金熔体；

第三步，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理

于保温在第二步的熔化温度的条件下，向第二步制得的精炼后的工程机械用高铬铸铁合金熔体中加入由第一步称取的配料乙，机械搅拌均匀后静置4～6秒，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，制得孕育细化后的精炼工程机械用高铬铸铁合金熔体；

第四步，浇铸

将第三步制得的孕育细化后的精炼工程机械用高铬铸铁合金熔体静置降温，至浇铸温度控制在1390～1430℃后，再将该孕育细化后的精炼工程机械用高铬铸铁合金熔体浇铸到金属模具中，浇铸时该金属模具上放置过滤网以清除夹带的杂质，待该孕育细化后的精炼工程机械用高铬铸铁合金熔体凝固后起模，制得工程机械用高铬铸铁合金铸件；

上述方法中百分比均为质量百分比，所用到的设备均为通用的冶金铸造设备。

上述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的应用方法中，第四步所说的金属模具是工程机械用高铬铸铁合金的浇铸模具；第四步所说的制得的工程机械用高铬铸铁合金铸件是工程机械用高铬铸铁衬板铸件、搅龙铸件或叶片铸件。

本发明的有益效果是：

实践研究证明，可以从两个方面来影响高铬铸铁合金晶粒大小和组织细化的程度：

I.晶粒细化和组织细化处理。对高铬铸铁合金的具体基体晶粒和组织细化处理的方法有添加孕育变质剂、超声波振动法、急冷法、低温铸造法、熔液加压铸造法。其中常用并有效的方法是向高铬铸铁合金熔体中添加少量的孕育剂(即晶粒变质细化剂或称为孕育变质剂)，形成大量弥散的、难熔的结晶核心，并使基体熔体在结晶时依核生长，从而获得晶粒细化和组织细化效果。高铬铸铁合金的晶粒细化和组织细化处理既可提升高铬铸铁合金的强度和韧性，又可增加其耐磨性，进而可显著提高工程机械用高铬铸铁耐磨件的使用寿命。

II.改变熔炼工艺。熔炼工艺则是在高铬铸铁合金制备过程中通过改变合金结晶条件来达到细化高铬铸铁合金晶粒大小和组织的目的。

本发明的工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂正是从上述两个方面来影响工程机械用高铬铸铁合金晶粒大小和组织细化的程度。在该复合孕育剂的应用中，一方面是该复合孕育剂对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行了晶粒细化和组织细化处理，对工程机械用高铬铸铁合金熔体起到变质和细化的共同作用，使工程机械用高铬铸铁合金熔体中异质形核心显著增加，基体晶粒显著细化，高铬铸铁铸态组织中的一次渗碳体相和莱氏体组织得到了显著细化，并使渗碳体层片和颗粒更加细小，分布更加均匀，增加了界面能，从而减少了工程机械用高铬铸铁合金的铸造缺陷，提高了工程机械用高铬铸铁合金的强度和韧性，又增加了其耐磨性，进而显著了提高工程机械用高铬铸铁耐磨件的使用寿命，Fe-B-Ti中间合金在高铬铸铁液体中原位生成的TiB2颗粒也起到增强高铬铸铁合金基体的作用，从而明显地提高了工程机械用高铬铸铁合金的综合力学性能；另一方面是采用了金属熔融铸造法的处理方法。在工程机械用高铬铸铁合金制备过程中，该方法的熔炼工艺通过改变合金结晶条件达到了细化高铬铸铁合金晶粒大小和组织的目的。这是本发明的突出的实质性特点。详细的理论阐述和事实对比资料见以下实施例中的表1和图3～10以及对它们的说明。

本发明工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂制备中采用的Fe-B-Ti中间合金与同一发明人早先发明的高铬铸铁复合孕育剂制备(CN200910068334.1)中采用的Fe-B中间合金相比，纳米晶的Fe-B-Ti中间合金放入高铬铸铁熔体中后，Ti与B能迅速发生原位反应，生成TiB2晶核，而后生成TiB2纳米颗粒，这些原位生成于高铬铸铁熔体中的TiB2纳米颗粒可以成为高铬铸铁熔体凝固时的异质形核核心。由于Ti是活性的金属元素，B是活性的非金属元素，二者电负性差别较大，使得TiB2容易反应形核，而最先成为高铬铸铁熔体凝固时的异质形核核心。TiB2纳米陶瓷颗粒本身具有高熔点和高模量、高强度和高硬度等优异的力学性能，当TiB2纳米陶瓷颗粒在高铬铸铁熔体凝固后易在高铬铸铁基体晶粒内实现晶内增强。所以Fe-B-Ti中间合金和Fe-B中间合金相比，其孕育细化效果更加明显，使得高铬铸铁基体晶粒更加细化，基体上的碳化物分布更加均匀。早先申请的专利CN200910068334.1可使枝晶间距从58微米降至24微米，本发明在降低枝晶间距的基础上，还可使共晶碳化物间距从9微米降至5微米，其详细数据和共晶形貌如图4～8所示。Fe-B-Ti中间合金和Fe-B中间合金相比，孕育细化后最终使高铬铸铁的铸态组织力学性能得到更明显的提高。例如：早先申请的专利CN200910068334.1中的高铬铸铁复合孕育剂使高铬铸铁铸态组织的强度由原来的平均530MPa提高到627.5MPa，提高幅度为97.5MPa；而本发明的含Ti的工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂使下例实施例中的五种高铬铸铁零件铸态组织的强度由原来的平均739.76MPa提高到854.02.5MPa，提高幅度为170.804MPa。由以上数据分析可以看出，Fe-B-Ti中间合金和Fe-B中间合金相比，其孕育效果无论在组织细化程度还是在力学性能方面都有明显提高，这正是本发明的显著的进步。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为实施例1所制得的Fe-Ti-B中间合金的金相图。

图2为商购Fe-Ce-Si-Ca中间合金的金相图。

图3为实施例3制得的工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂透射电镜显微组织形貌图。

图4为实施例5中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下制得的13叶片高铬铸铁合金叶片铸件的金相组织对照图。

图5为实施例6中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下制得的15搅龙高铬铸铁合金搅龙铸件的金相组织对照图。

图6为实施例7中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下制得的15叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件的金相组织对照图。

图7为实施例8中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下制得的18叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件的金相组织对照图。

图8为实施例9中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下制得的LTG中间衬板高铬铸铁合金衬板铸件的金相组织对照图。

具体实施方式

实施例1

按元素组成的重量比为Fe∶Ti∶B＝0.37～0.47∶3.35～0.45∶0.14～0.22，称取所需的纯Fe、纯Ti块和B粉，将称取的纯Fe、纯Ti块和B粉置于真空电弧炉中炼制成钮扣状合金铸锭，即制得Fe-Ti-B中间合金。该炼制工艺是公知的。

图1为本实施例所制得的Fe-Ti-B中间合金的金相图，图1可知，Fe-Ti-B中间合金的晶粒尺寸在50～100μm。

下例实施例2～4为采用离心快淬甩带法制备工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的实施例，其中所用的Fe-Ce-Si-Ca中间合金是从包钢三峰稀土有限公司商购的，其元素组成为30.7％Fe+30％Ce+37.5％Si+1.8％Ca。图2为该商购Fe-Ce-Si-Ca中间合金的金相图。由图2可知该商购Fe-Ce-Si-Ca中间合金的稀土硅铁中存在大于200μm的粗大Fe-Si共晶组织；所用Fe-Ti-B中间合金是由实施例1制得的。

实施例2

称取Fe-Ce-Si-Ca中间合金1000克和Fe-Ti-B中间合金100克，将它们破碎成小块，放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，调节电极位置，使之与坩埚内合金颗粒之间的距离为0.75mm，关闭炉门、进出料口和放气阀，抽真空至真空度高于3.8×10^-3Pa后，用氩气洗炉，随后充入氩气至压力为0.04Pa，起弧后调节弧电流逐步上升至500A，将上述合金熔化，待上述合金全部熔化成液态时，倾斜坩埚使得该合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表面温度为10℃，熔融的液态合金与钼轮接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为40m/秒，该合金形成薄带状由钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快淬得到平均厚度0.20mm，平均宽度为0.3mm，平均长度为1.5mm的薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂，设为本发明孕育剂(1)。

实施例3

称取Fe-Ce-Si-Ca中间合金1200克和Fe-Ti-B中间合金80克，将它们破碎成小块，放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，小块放在底部，较大块放在上面，调节电极位置，使之与坩埚内合金颗粒之间的距离为1.0mm，关闭炉门、进出料口和放气阀，抽真空至真空度高于3.8×10^-3Pa后，用氩气洗炉，随后充入氩气至压力为0.045Pa，起弧后调节弧电流逐步上升至550A，将上述合金熔化，待上述合金全部熔化成液态时，倾斜坩埚使得该合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表面温度为12.5℃，熔融的液态合金与钼轮接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为40m/秒，该合金形成薄带状由钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快淬得到平均厚度0.35mm，平均宽度为0.50mm，平均长度为1.15mm的薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂，设为本发明孕育剂(2)。

图3为本实施例制得的工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的透射电镜显微组织形貌图，它显示本发明的工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的晶粒尺寸达到了纳米级。因为纳米颗粒表面具有高表面能，所以纳米孕育剂能显著降低工程机械用高铬铸铁合金熔体异质形核的临界形核功，提高工程机械用高铬铸铁合金熔体的形核率，又因工程机械用高铬铸铁合金的基体晶粒和渗碳体相得以显著细化，因而克服了现有工程机械用高铬铸铁合金的铸造缺陷，明显地提高了工程机械用高铬铸铁合金的综合力学性能。

实施例4

称取Fe-Ce-Si-Ca中间合金1100克和Fe-Ti-B中间合金90克，将它们破碎成小块，放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，小块放在底部，较大块放在上面，调节电极位置，使之与坩埚内合金颗粒之间的距离为1.5mm，关闭炉门、进出料口和放气阀，抽真空至真空度高于3.8×10^-3Pa后，用氩气洗炉，随后充入氩气至压力为0.05Pa，起弧后调节弧电流逐步上升至600A，将上述合金熔化，待上述合金全部熔化成液态时，倾斜坩埚使得该合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表面温度为15℃，熔融的液态合金与钼轮接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为40m/秒，该合金形成薄带状由钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快淬得到平均厚度0.5mm，平均宽度为0.7mm，平均长度为0.8mm的薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂，设为本发明孕育剂(3)。

下例实施例5～9为用实施例2～4制得的工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的应用方法的实施例，是对各种工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织细化处理，处理方法是金属熔融铸造法。这些实施例中所用到的配料如下：

配料甲(1)为13叶片高铬铸铁合金熔体的原料：C＝3.08％、Si≤0.52％、Mn≤0.71％、P≤0.039％、S≤0.043％、Cr＝13.95％、Ni≤0.12％、V≤0.054％、B≤0.004％和其余为Fe，

配料甲(2)为搅龙高铬铸铁合金熔体的原料：C＝2.57％、Si≤0.61％、Mn≤0.69％、P≤0.034％、S≤0.042％、Cr＝14～21％、Ni≤0.126％、V≤0.048％、B≤0.0026％和其余为Fe，

配料甲(3)为15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体的原料：C＝2.94％、Si≤0.76％、Mn≤0.75％、P≤0.043％、S≤0.041％、Cr＝14～21％、Ni≤0.135％、Mo＝0.18％、B≤0.004％和其余为Fe，

配料甲(4)为18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体的原料：C＝3.02％、Si＝0.72％、Mn≤0.84％、P≤0.048％、S≤0.051％、Cr＝17～21％、Ni＝0.139％、Mo＝0.103％和其余为Fe，

配料甲(5)为LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体的原料：C＝2.90％、Si≤0.75％、Mn＝0.67％、P≤0.031％、S≤0.031％、Cr＝16～21％、Ni≤0.26％、V≤0.053％、B≤0.0066％和其余为Fe，

将由实施例2～4制得的本发明孕育剂(1)、本发明孕育剂(2)和本发明孕育剂(3)分别进行密封保存，作为配料乙，分别设为配料乙(1)、配料乙(2)和配料乙(3)。

下例对比实施例5～9的中所用的高铬铸铁复合孕育剂则是用商购包钢三峰稀土有限公司生产的元素组成质量百分比为30.7％Fe+30％Ce+37.5％Si+1.8％Ca的Fe-Ce-Si-Ca中间合金和由实施例1制得的元素组成的重量比为Fe∶Ti∶B＝0.37～0.47∶3.35～0.45∶0.14～0.22的Fe-Ti-B中间合金按公知的传统方法制得的高铬铸铁复合孕育剂，以下简称为传统孕育剂。其中由Fe-Ce-Si-Ca中间合金1000克和Fe-Ti-B中间合金100克按公知的传统方法制得的高铬铸铁复合孕育剂设为传统孕育剂(1)；由Fe-Ce-Si-Ca中间合金1200克和Fe-Ti-B中间合金80克按公知的传统方法制得的高铬铸铁复合孕育剂设为传统孕育剂(2)；由Fe-Ce-Si-Ca中间合金1100克和Fe-Ti-B中间合金90克按公知的传统方法制得的高铬铸铁复合孕育剂设为传统孕育剂(3)。

实施例5

第一步，配料

按质量百分比为配料甲(1)∶配料乙(1)＝100∶0.4进行称取配料，操作过程中确保所有材料干燥；

第二步，工程机械用高铬铸铁合金的熔化和精炼

将第一步中的配料甲(1)放入中频感应加热炉坩埚内加热到1480℃，至配料甲(1)全部熔化后，加入为配料甲(1)重量2％的氯化锌进行除气精炼，除去配料甲合金熔体中的气体及杂质，制得精炼后的13叶片高铬铸铁合金熔体；

第三步，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理

于保温在第二步的熔化温度的条件下，向第二步制得的精炼后的13叶片高铬铸铁合金熔体中加入由第一步称取的配料乙(1)，机械搅拌均匀后静置4秒，对13叶片高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，制得孕育细化后的精炼13叶片高铬铸铁合金熔体；

第四步，浇铸

将第三步制得的孕育细化后的精炼13叶片高铬铸铁合金熔体静置降温，至浇铸温度控制在1390℃后，再将该孕育细化后的精炼13叶片高铬铸铁合金熔体浇铸到金属模具中，浇铸时该金属模具上放置过滤网以清除夹带的杂质，待该孕育细化后的精炼13叶片高铬铸铁合金熔体凝固后起模，得到13叶片高铬铸铁合金铸件，即表1中的B类铸件中的B1。

对比实施例5

除了将本发明孕育剂(1)改用为传统孕育剂(1)之外，其他工艺均同实施例5，制得的产品为表1中的A类铸件中的A1。

图4为本实施例中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下制得的13叶片高铬铸铁合金叶片铸件的金相组织对照图。其中图(a)为用传统方法制得的复合孕育剂制得的13叶片高铬铸铁合金叶片铸件(铸件名称A1)的金相组织图；(b)为用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂制得的13叶片高铬铸铁合金叶片铸件(铸件名称B1)的金相组织图。两种13叶片高铬铸铁合金叶片铸件组织比较如下：

(a)材料名称：A1(13叶片)     (b)材料名称：B1(13叶片)

工艺：铸造(传统孕育剂细化)  工艺：铸造(纳米晶孕育剂细化)

组织：A转变产物+K_共+P       组织：A转变产物+K_共+P

枝晶间距：29.05μm          枝晶间距：22.11μm

共晶间距：8.41μm           共晶间距：6.53μm

放大倍数：200X              放大倍数：200X

侵蚀剂：5％硝酸酒精         侵蚀剂：5％硝酸酒精

上述两种孕育剂变质细化的高铬铸铁铸态组织均为：A转变产物+K_共+P，其中A代表奥氏体，K_共代表共晶碳化物，P代表珠光体。(下同)

实施例6

第一步，配料

按质量百分比为配料甲(2)∶配料乙(2)＝100∶0.5进行称取配料，操作过程中确保所有材料干燥；

第二步，工程机械用高铬铸铁合金的熔化和精炼

将第一步中的配料甲(2)放入中频感应加热炉坩埚内加热到1500℃，至配料甲(2)全部熔化后，加入为配料甲(2)重量2.5％的氯化锌进行除气精炼，除去配料甲合金熔体中的气体及杂质，制得精炼后的15搅龙高铬铸铁合金熔体；

第三步，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理

于保温在第二步的熔化温度的条件下，向第二步制得的精炼后的15搅龙高铬铸铁合金熔体中加入由第一步称取的配料乙(2)，机械搅拌均匀后静置5秒，对15搅龙高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，制得孕育细化后的精炼15搅龙高铬铸铁合金熔体；

第四步，浇铸

将第三步制得的孕育细化后的精炼15搅龙高铬铸铁合金熔体静置降温，至浇铸温度控制在1410℃后，再将该孕育细化后的精炼15搅龙高铬铸铁合金熔体浇铸到金属模具中，浇铸时该金属模具上放置过滤网以清除夹带的杂质，待该孕育细化后的精炼15搅龙高铬铸铁合金熔体凝固后起模，得15搅龙高铬铸铁合金铸件，即表1中的B类铸件中的B2。

对比实施例6

除了将本发明孕育剂(2)改用为传统孕育剂(2)之外，其他工艺均同实施例6，制得的产品为表1中的A类铸件中的A2。

图5为本实施例中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下制得的15搅龙高铬铸铁合金搅龙铸件的金相组织对照图。其中图(a)为用传统方法制得的复合孕育剂制得的15搅龙高铬铸铁合金搅龙铸件(铸件名称A2)的金相组织图；(b)为用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂制得的15搅龙高铬铸铁合金搅龙铸件(铸件名称B2)的金相组织图。两种15搅龙高铬铸铁合金搅龙铸件组织比较如下：

(a)材料名称：A2(15搅龙)    (b)材料名称：B2(15搅龙)

工艺：铸造(老孕育剂细化)   工艺：铸后热处理(新孕育剂细化)

组织：M_少+A+K_共+P          组织：M_少+A+K_共+P

枝晶间距：29.49μm         枝晶间距：22.19μm

共晶间距：7.98μm          共晶间距：5.78μm

放大倍数：200X             放大倍数：200X

侵蚀剂：5％硝酸酒精        侵蚀剂：5％硝酸酒精

上述两种孕育剂变质细化的高铬铸铁铸态组织均为：M_少+A+K_共+P，其中M_少代表少量马氏体。

实施例7

第一步，配料

按质量百分比为配料甲(3)∶配料乙(3)＝100∶0.6进行称取配料，操作过程中确保所有材料干燥；

第二步，工程机械用高铬铸铁合金的熔化和精炼

将第一步中的配料甲(3)放入中频感应加热炉坩埚内加热到1520℃，至配料甲(3)全部熔化后，加入为配料甲(3)重量3％的氯化锌进行除气精炼，除去配料甲合金熔体中的气体及杂质，制得精炼后的15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体；

第三步，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理

于保温在第二步的熔化温度的条件下，向第二步制得的精炼后的15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体中加入由第一步称取的配料乙(3)，机械搅拌均匀后静置6秒，对5叶片含Mo高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，制得孕育细化后的精炼15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体；

第四步，浇铸

将第三步制得的孕育细化后的精炼15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体静置降温，至浇铸温度控制在1420℃后，再将该孕育细化后的精炼15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体浇铸到金属模具中，浇铸时该金属模具上放置过滤网以清除夹带的杂质，待该孕育细化后的精炼15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体凝固后起模，得15叶片含Mo高铬铸铁合金铸件，即表1中的B类铸件中的B3。

对比实施例7

除了将本发明孕育剂(3)改用为传统孕育剂(3)之外，其他工艺均同实施例7，制得的产品为表1中的A类铸件中的A3。

图6为本实施例中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下制得的15叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件的金相组织对照图。其中图(a)为用传统方法制得的复合孕育剂制得的15叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件(铸件名称A3)的金相组织图；(b)为用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂制得的15叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件(铸件名称B3)的金相组织图。两种15叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件组织比较如下：

(a)材料名称：A3(15含Mo叶片)    (b)材料名称：B3(15含Mo叶片)

工艺：铸造(老孕育剂细化)       工艺：铸造(新孕育剂细化)

组织：P+K_共                    组织：P+K_共

枝晶间距：37.41μm             枝晶间距：26.25μm

共晶间距：8.11μm              共晶间距：6.27μm

放大倍数：200X                 放大倍数：200X

侵蚀剂：5％硝酸酒精            侵蚀剂：5％硝酸酒精

上述两种孕育剂变质细化的高铬铸铁铸态组织均为：P+K_共

实施例8

第一步，配料

按质量百分比为配料甲(4)∶配料乙(1)＝100∶0.8进行称取配料，操作过程中确保所有材料干燥；

第二步，工程机械用高铬铸铁合金的熔化和精炼

将第一步中的配料甲(4)放入中频感应加热炉坩埚内加热到1540℃，至配料甲(4)全部熔化后，加入为配料甲(4)重量3％的氯化锌进行除气精炼，除去配料甲合金熔体中的气体及杂质，制得精炼后的18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体；

第三步，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理

于保温在第二步的熔化温度的条件下，向第二步制得的精炼后的18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体中加入由第一步称取的配料乙(1)，机械搅拌均匀后静置6秒，对18叶片含Mo高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，制得孕育细化后的精炼18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体；

第四步，浇铸

将第三步制得的孕育细化后的精炼18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体静置降温，至浇铸温度控制在1420℃后，再将该孕育细化后的精炼18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体浇铸到金属模具中，浇铸时该金属模具上放置过滤网以清除夹带的杂质，待该孕育细化后的精炼18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体凝固后起模，得18叶片含Mo高铬铸铁合金铸件，即表1中的B类铸件中的B4。

对比实施例8

除了将本发明孕育剂(1)改用为传统孕育剂(1)之外，其他工艺均同实施例8，制得的产品为表1中的A类铸件中的A4。

图7为实施例8中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下制得的18叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件的金相组织对照图。其中图(a)为用传统方法制得的复合孕育剂制得的18叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件(铸件名称A4)的金相组织图；(b)为用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂制得的18叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件(铸件名称B4)的金相组织图。两种18叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件组织比较如下：

(a)材料名称：A4(18含Mo叶片)    (b)材料名称：B4(18含Mo叶片)

工艺：铸造(老孕育剂细化)       工艺：铸造(新孕育剂细化)

组织：A+K_共                    组织：A+K_共

枝晶间距：34.32μm             枝晶间距：24.59μm

共晶间距：9.29μm              共晶间距：8.41μm

放大倍数：200X                 放大倍数：200X

侵蚀剂：5％硝酸酒精            侵蚀剂：5％硝酸酒精

上述两种孕育剂变质细化的高铬铸铁铸态组织均为：A+K_共

实施例9

第一步，配料

按质量百分比为配料甲(5)∶配料乙(2)＝100∶0.9进行称取配料，操作过程中确保所有材料干燥；

第二步，工程机械用高铬铸铁合金的熔化和精炼

将第一步中的配料甲(5)放入中频感应加热炉坩埚内加热到1550℃，至配料甲(5)全部熔化后，加入为配料甲(5)重量2～3％的氯化锌进行除气精炼，除去配料甲合金熔体中的气体及杂质，制得精炼后的LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体；

第三步，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理

于保温在第二步的熔化温度的条件下，向第二步制得的精炼后的LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体中加入由第一步称取的配料乙(2)，机械搅拌均匀后静置6秒，对LTG中间衬板高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，制得孕育细化后的精炼LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体；

第四步，浇铸

将第三步制得的孕育细化后的精炼LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体静置降温，至浇铸温度控制在1430℃后，再将该孕育细化后的精炼LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体浇铸到金属模具中，浇铸时该金属模具上放置过滤网以清除夹带的杂质，待该孕育细化后的精炼LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体凝固后起模，得LTG中间衬板高铬铸铁合金铸件，即表1中的B类铸件中的B5。

对比实施例9

除了将本发明孕育剂(2)改用为传统孕育剂(2)之外，其他工艺均同实施例9，制得的产品为表1中的A类铸件中的A5。

图8为本实施例中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下制得的LTG中间衬板高铬铸铁合金衬板铸件的金相组织对照图。

其中图(a)为用传统方法制得的复合孕育剂制得的LTG中间衬板高铬铸铁合金衬板铸件(铸件名称A5)的金相组织图；(b)为用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂制得的LTG中间衬板高铬铸铁合金衬板铸件(铸件名称B5)的金相组织图。两种LTG中间衬板高铬铸铁合金衬板铸件组织比较如下：

(a)材料名称：A5(LTG中间衬板)    (b)材料名称：B5(LTG中间衬板)

工艺：铸造(老孕育剂细化)        工艺：铸造(新孕育剂细化)

组织：A+K_共+P_少                 组织：A+K_共+P_少

枝晶间距：29.62μm              枝晶间距：23.02％μm

    共晶间距：9.80μm           共晶间距：6.52μm

放大倍数：200X                  放大倍数：200X

侵蚀剂：5％硝酸酒               精侵蚀剂：5％硝酸酒精

上述两种孕育剂变质细化的高铬铸铁铸态组织均为：A+K_共+P_少，其中P_少代表少量珠光体。

上述实施例5～9中所用到的设备均为通用的冶金铸造设备，第四步所说的金属模具是工程机械用高铬铸铁合金的浇铸模具。

表1.被两类复合孕育剂细化后的工程机械用高铬铸铁合金铸态组织的力学性能比较

比较表1数据可知，和用Fe-Ce-Si-Ca中间合金与Fe-B-Ti中间合金制成的传统复合孕育剂细化后的工程机械用高铬铸铁铸态拉伸铸件(即A类铸件)相比，用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂细化后的工程机械用高铬铸铁铸态拉伸铸件(即B类铸件)的拉伸强度有明显提高，工程机械用高铬铸铁的韧性和弹性模量也略有提高。实验证明B类铸件的综合力学性能明显优于A类铸件。

Claims (5)

1.工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂，其特征在于：它是一种薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂，由Fe-Ce-Si-Ca中间合金和Fe-Ti-B中间合金组成，其中，Fe-Ce-Si-Ca中间合金的元素百分比组成为30.7％Fe+30％Ce+37.5％Si+1.8％Ca，Fe-Ti-B中间合金的元素组成的重量比为Fe∶Ti∶B＝0.37～0.47∶3.35～0.45∶0.14～0.22，这两种中间合金的质量百分比为Fe-Ce-Si-Ca中间合金∶Fe-Ti-B中间合金＝100∶6.67～10.0，该孕育剂的纳米晶晶粒小于100nm，其薄片的平均厚度为0.2～0.5mm，平均宽度为0.3～0.7mm，平均长度为0.8～1.5mm。

2.工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的制备方法，其特征在于：是一种离心快淬甩带法，具体步骤是：以元素组成质量百分比为30.7％Fe+30％Ce+37.5％Si+1.8％Ca的Fe-Ce-Si-Ca中间合金和元素组成的重量比为Fe∶Ti∶B＝0.37～0.47∶3.35～0.45∶0.14～0.22的Fe-Ti-B中间合金为原料，按质量百分比为Fe-Ce-Si-Ca中间合金∶Fe-Ti-B中间合金＝100∶6.67～10.0，称取所需量的上述Fe-Ce-Si-Ca中间合金和Fe-Ti-B中间合金，将它们破碎成小块，放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，调节电极位置，使之与该坩埚内合金小块之间的距离为0.75～1.45mm，关闭炉门、进出料口和放气阀，抽真空至真空度高于3.8×10^-3Pa后，用氩气洗炉，随后充入氩气至压力为0.04～0.05Pa，起弧后调节弧电流逐步上升至500～600A，将上述合金熔化，待上述合金全部熔化成液态时，倾斜该坩埚使得该合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表面温度为10～15℃，熔融的液态合金与钼轮接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为40m/秒，该合金形成薄带状沿钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快淬得到平均厚度为0.2～0.5mm，平均宽度为0.3～0.7mm，平均长度为0.8～1.5mm的薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂。

3.根据权利要求2所述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的制备方法，其特征在于：在将两种中间合金破碎成小块放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内时，其中的小块放在水冷铜坩埚的底部，较大块放在水冷铜坩埚的上部。

4.权利要求1所述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的应用方法，其特征在 于：是将该复合孕育剂用于对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，处理方法是金属熔融铸造法，具体步骤如下：

第一步，配料

配料甲为制备工程机械用高铬铸铁合金熔体的原料，选用以下五种配料中的一种：

配料甲(1)为13叶片高铬铸铁合金熔体的原料：C＝3.08％、Si≤0.52％、Mn≤0.71％、P≤0.039％、S≤0.043％、Cr＝13.95％、Ni≤0.12％、V≤0.054％、B≤0.004％和其余为Fe，

配料甲(2)为搅龙高铬铸铁合金熔体的原料：C＝2.57％、Si≤0.61％、Mn≤0.69％、P≤0.034％、S≤0.042％、Cr＝14～21％、Ni≤0.126％、V≤0.048％、B≤0.0026％和其余为Fe，

配料甲(3)为15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体的原料：C＝2.94％、Si≤0.76％、Mn≤0.75％、P≤0.043％、S≤0.041％、Cr＝14～21％、Ni≤0.135％、Mo＝0.18％、B≤0.004％和其余为Fe，

配料甲(4)为18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体的原料：C＝3.02％、Si＝0.72％、Mn≤0.84％、P≤0.048％、S≤0.051％、Cr＝17～21％、Ni＝0.139％、Mo＝0.103％和其余为Fe，

配料甲(5)为LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体的原料：C＝2.90％、Si≤0.75％、Mn＝0.67％、P≤0.031％、S≤0.031％、Cr＝16～21％、Ni≤0.26％、V≤0.053％、B≤0.0066％和其余为Fe，

配料乙为密封保存的权利要求1所述的薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂，

按质量百分比为配料甲∶配料乙＝100∶0.4～0.9进行称取配料，操作过程中确保所有材料干燥；

第二步，工程机械用高铬铸铁合金的熔化和精炼

将第一步中的配料甲放入中频感应加热炉坩埚内加热到1480～1550℃，至配料甲全部熔化后，加入为配料甲重量2～3％的氯化锌进行除气精炼，除去配料甲合金熔体中的气体及杂质，制得精炼后的工程机械用高铬铸铁合金熔体；

第三步，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理于保温在第二步的熔化温度的条件下，向第二步制得的精炼后的工程机械用高铬 铸铁合金熔体中加入由第一步称取的配料乙，机械搅拌均匀后静置4～6秒，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，制得孕育细化后的精炼工程机械用高铬铸铁合金熔体；

第四步，浇铸

将第三步制得的孕育细化后的精炼工程机械用高铬铸铁合金熔体静置降温，至浇铸温度控制在1390～1430℃后，再将该孕育细化后的精炼工程机械用高铬铸铁合金熔体浇铸到金属模具中，浇铸时该金属模具上放置过滤网以清除夹带的杂质，待该孕育细化后的精炼工程机械用高铬铸铁合金熔体凝固后起模，制得工程机械用高铬铸铁合金铸件；

上述方法中百分比均为质量百分比，所用到的设备均为通用的冶金铸造设备。

5.根据权利要求4所述的权利要求1所述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的应用方法，其特征在于：第四步所说的金属模具是工程机械用高铬铸铁合金的浇铸模具；第四步所说的制得的工程机械用高铬铸铁合金铸件是工程机械用高铬铸铁衬板铸件、搅龙铸件或叶片铸件。 

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