CN101693934B - 一种球墨铸铁用球化剂 - Google Patents

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Abstract

一种球墨铸铁用球化剂，该球化剂由Cu、Mg、RE元素组成，其配方按质量百分数为：83.5％～94％Cu、5％～15％Mg、1.0％～1.5％RE。使用本发明的球化剂可以对球墨铸铁进行球化处理的同时实现对球墨铸铁的合金化。由于本发明的球化剂不含Si，可以增加回炉料的使用量，以降低生产成本。

Description

一种球墨铸铁用球化剂
技术领域
本发明属于球墨铸铁生产技术，尤其涉及一种球墨铸铁用球化剂。
背景技术
球墨铸铁具有良好的力学性能、成型加工性能以及良好的减震和减摩性能，是一种常用的工程材料。随着科学技术的进步，对球墨铸铁的力学性能要求越来越高，合金化是提高球墨铸铁力学性能的主要措施，Cu是最常用的合金元素之一。另外，球墨铸铁生产过程中会不可避免地产生大量回炉料，如浇冒口、废品和机械加工切屑等。由于回炉料中含有较高的Si，过高的Si量会降低球墨铸铁的低温冲击韧性，因此回炉料的使用量受到一定得限制。
发明内容
技术问题：本发明针对上述技术问题，提供一种以Cu为载体的球墨铸铁球化剂，使用本发明的球化剂可以对球墨铸铁进行球化处理的同时实现对球墨铸铁的合金化。由于本发明的球化剂不含Si，可以增加回炉料的使用量，以降低生产成本。
技术方案：一种球墨铸铁用球化剂，该球化剂由Cu、Mg、RE元素组成，其配方按质量百分数为：83.5％～94％Cu、5％～15％Mg、1.0％～1.5％RE。
一种球墨铸铁用球化剂，该球化剂由Cu、Mg、RE元素组成，其配方按质量百分数为：92.5wt％Cu、6.0wt％Mg、1.5wt％RE。
一种球墨铸铁用球化剂，该球化剂由Cu、Mg、RE元素组成，其配方按质量百分数为：85wt％Cu、14wt％Mg、1.0wt％RE。
有益效果：该球化剂的特点是：
(1)球化剂生产设备简单。可以采用真空冶炼，也可以在大气环境下冶炼。
(2)球化处理工艺简单，使用方便。可以采用冲入法、喂丝法和型内球化法等常规球化处理工艺，在球化处理的同时实现球墨铸铁的合金化。
(3)Mg吸收率高。球化剂加入量少，只需传统球化剂加入量的1/2左右，有利于生产过程铁水温度控制。
(4)球化处理反应平稳。氧化夹渣少，有利于提高材料的纯净度和性能。
(5)不含Si，对相同Si含量球墨铸铁，可以增加回炉料使用量或降低对生铁Si含量的要求，有利于降低生产成本。
(6)Cu-Mg-RE球化剂不仅适用于电炉熔炼，也适用于冲天炉熔炼生产铸态高性能球墨铸铁件。
附图说明
图1和图2为采用85wt％Cu、14wt％Mg、1.0wt％RE球化剂，加入量为0.6wt％处理的铁水浇注70mm Y型试块的基体(球化率≥90％，100×)和显微组织(珠光体含量95％)。
图3和图4为采用92.5wt％Cu、6.0wt％Mg、1.5wt％RE球化剂，加入量为1.2wt％处理的铁水浇注70mm Y型试块的基体(球化率≥90％，100×)和显微组织(珠光体含量85％)。
具体实施方式
用25Kg中频感应真空炉熔炼Cu-Mg-RE球化剂，用TU2铜、镁锭(99.9wt％Mg)和混合稀土(RECe-48)配制成所需要成分的球化剂。
用Cu-Mg-RE球化剂，采用冲入法对球墨铸铁原铁水进行球化处理，同时对铁水进行孕育处理，然后浇注球墨铸铁铸件。
实施例1
①用常规的方法在500Kg中频感应电炉中熔炼铁水。
②用Cu-Mg-RE球化剂，球化剂成分为：85wt％Cu、14wt％Mg、1.0wt％RE，加入量为铁水的0.6wt％。
③采用冲入法对球墨铸铁原铁水进行球化处理，铁水出炉温度为1480℃，原铁水成分为：3.95wt％C、1.25wt％Si、0.20wt％Mn、0.03wt％P、0.022wt％S。
④采用二次孕育处理，孕育剂为75wt％Si-Fe。一次包内孕育，孕育剂加入量为铁水的0.8wt％，第二次为随流孕育，孕育剂加入量为铁水的0.15wt％。
⑤浇注铸件和70mm的Y型试块，呋喃树脂砂铸型，浇注温度为1340℃～1360℃。
⑥在70mm的Y型试块上切取试样，并加工成
Figure GSB00000272060100031
的拉伸试样，测定其力学性能和金相组织。抗拉强度(Rm)为725MPa，屈服强度(RP0.2)为480MPa，断后伸长率5％，硬度为234HBW，球化率≥90％，珠光体含量达95％，球化率和显微组织照片见附图1和附图2。
实施例2
①用常规的方法在500Kg中频感应电炉中熔炼铁水。
②用Cu-Mg-RE球化剂，球化剂成分为：92.5wt％Cu、6.0wt％Mg、1.5wt％RE，加入量为铁水的1.2wt％。
③采用冲入法对球墨铸铁原铁水进行球化处理，铁水出炉温度为1500℃，原铁水成分为：3.90wt％C、1.35wt％Si、0.25wt％Mn、0.025wt％P、0.020wt％S。
④采用二次孕育处理，孕育剂为75wt％Si-Fe。一次包内孕育，孕育剂加入量为铁水的0.8wt％，第二次为随流孕育，孕育剂加入量为铁水的0.15wt％。
⑤浇注铸件和70mm的Y型试块，呋喃树脂砂铸型，浇注温度为1340℃～1360℃。
⑥在70mm的Y型试块上切取试样，并加工成
Figure GSB00000272060100032
的拉伸试样，测定其力学性能和金相组织。抗拉强度(Rm)为715MPa，屈服强度(RP0.2)为456MPa，断后伸长率4％，硬度为223HBW，球化率≥90％，珠光体含量达85％，球化率和显微组织照片见附图3和附图4。
选用常用合金元素Cu取代传统的Si、Fe元素作为球化剂的载体更为合理。Cu是合金球墨铸铁最常用的元素，它可以降低Fe与C原子之间结合力，促进石墨化，改善石墨形态；Cu原子在奥氏体中的固溶度较高，能阻碍了铁素体形成，促进珠光体的形成，提高球墨铸铁的强度和硬度。用Cu-Mg-RE球化剂，采用冲入法对普通球墨铸铁原铁水进行球化处理，浇注70mm的Y型试块，其铸态试样性能为：抗拉强度(Rm)≥700MPa，屈服强度(RP0.2)≥450MPa，断后伸长率≥4％，硬度为200～240HBW，球化率和基体显微组织照片见附图1～4。

Claims (3)

1.一种球墨铸铁用球化剂，其特征在于该球化剂由Cu、Mg、RE元素组成，其配方按质量百分数为：83.5％～94％Cu、5％～15％Mg、1.0％～1.5％RE。
2.一种球墨铸铁用球化剂，其特征在于该球化剂由Cu、Mg、RE元素组成，其配方按质量百分数为：92.5wt％Cu、6.0wt％Mg、1.5wt％RE。
3.一种球墨铸铁用球化剂，其特征在于该球化剂由Cu、Mg、RE元素组成，其配方按质量百分数为：85wt％Cu、14wt％Mg、1.0wt％RE。
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