CN102808060A - 蠕化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蠕化剂及其制备方法。所述蠕化剂为合金，其包含下列重量份数比的元素成分：La 9~12份，Ce 7~10份，Mg 4~6份，Ca 2~5份，Si 36~44份，Fe 22~42份。所述的蠕化剂是由目标产物成分比例的原料经过熔炼得到的。采用所述的蠕化剂不仅可提高蠕化率，缩小蠕化率极差范围，而且生产的蠕铁件的白口倾向小，蠕虫状石墨的长厚比较小，蠕铁件的塑韧性较好。
Description
技术领域
本发明涉及一种蠕化剂及其制备方法。
背景技术
蠕墨铸铁（以下简称蠕铁）是20世纪70年代开始得到应用的工程材料，但40年来发展速度不如球铁那样迅速。影响蠕铁发展的重要原因之一就是蠕化率范围难以控制，而蠕化剂则是影响蠕化率的直接因素。
40年来所开发的蠕化剂大体有如下几种类型：
①镁钛硅铁系列合金（含镁钛低稀土钙合金）。这类蠕化剂白口倾向小，加入量范围较宽，特别适用于薄壁蠕铁件。但这类蠕化剂中的钛会在炉料中累积，对球铁生产带来危害，同时钛在铸件显微组织中形成硬质点，造成机加工性能恶化，因此现在已基本不用这类蠕化剂。
②稀土硅铁系列合金（包括稀土钙合金）。这类蠕化剂可生产高蠕化率蠕铁，但没有自沸腾能力，需进行搅拌，增加工作量，而且这类合金的白口倾向大，易形成碳化物，加入量范围也不够宽。
③稀土镁硅铁系列合金（稀土低镁硅铁合金，稀土高镁硅铁合金）。这类蠕化剂是在稀土系列合金基础上加入适宜的镁以解决自沸腾问题，免除了搅拌工序。但镁的加入使得蠕铁中的球墨数量增多，蠕化率降低，使铸件的铸造性能、加工性能、导热性能恶化，增加了高蠕化率蠕铁的生产难度。
以上几类蠕化剂的共同缺点有二（也是当前蠕铁生产的两大难题）：a).蠕化率范围难以控制，相同生产条件下，不同处理包次的蠕化率相差（极差）可能达到50~70%，而允许的极差应≤30%；b).高蠕化率难以获取，很多重要蠕铁件如汽车发动机缸体、缸盖，要求蠕化率≥70%甚至≥80%，而现有的蠕化剂基本上只能做到蠕化率≥50%甚至更低。
发明内容
为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明提供了一种蠕化剂及其制备方法，它不仅可提高蠕化率，缩小蠕化率极差范围，而且生产的蠕铁件的白口倾向小，蠕虫状石墨的长厚比较小（即蠕虫状石墨显得厚），蠕铁件的塑韧性较好。
本发明技术方案是这样构成的，
一种蠕化剂，合金，其包含下列重量分数比的元素成分：La 9~12份，Ce 7~10份，Mg 4~6份，Ca 2~5份，Si 36~44份，Fe 22~42份。
所述蠕化剂的制备方法步骤为：
a、准备金属镁、铁材或钢材、硅铁、硅钙和混合稀土合金材料作为原料；
b、先按目标产物成分比例称取除铁以外的其它元素成分的材料，再用铁材或钢材将铁的份数补齐；
c、熔炼前先在炉底放置步骤b中准备铁材或钢材的1/4~1/2，在其上放镁锭，再覆盖以硅铁、硅钙以及混合稀土合金材料；
d、熔炼，逐步升温，温度在600~1000℃时，逐步加入剩余铁材或钢材，温度达到1000℃时开始搅拌，升温至1400℃后经过铸锭、冷却得到所述蠕化剂。
所述的混合稀土合金材料为，所述蠕化剂的成分中稀土元素与部分或全部非稀土元素形成的合金或合金混合物。
在步骤d中，1100~1400℃的升温过程时间一般为25~50min；铸锭厚度一般不超过50mm；冷却后破碎，其粒度级别一般为2-25mm、8-30mm或15-40mm。
作为优化方案，所述蠕化剂中还包含Al、Sn、Sb中一种以上元素；其重量分数比分别为Al 0.5~1份、Sn 0.03~0.08份、Sb 0.02~0.08份。其制备方法在原有方法基础上，在步骤a中需根据目标产物，准备铝材、金属锡、金属锑中的一种以上作为原料，并在步骤c中加入。
本发明所述蠕化剂可用于电炉熔制的铁液，也可用于冲天炉熔制的铁液和短流程工艺熔制的铁液，其使用方法与现有蠕化剂相同，加入量视铁液中S含量和铸件蠕化率要求及铸件结构而定,一般加入量为0.4~1.4%(占铁液重量)。
较之现有技术而言，本发明具有以下优点：
1、采用本发明所述的蠕化剂可提高蠕铁蠕化率（≥75%），减少蠕化率相差（极差20~30%），更稳定获取高蠕化率蠕铁件；
2、本发明所述的蠕化剂适用范围广，既适用于大量流水生产方式的大企业，也适用于批量生产及单件生产的中小企业；
3、采用本发明所述的蠕化剂，生产的蠕铁件蠕虫状石墨的长厚比较小(即蠕虫状石墨显得厚)，蠕铁件的塑韧性较好；
4、本发明所述的蠕化剂中不含Ti（钛）、V（钒）等易形成硬质点的元素，因此不影响机加工性能，也不会造成炉料“污染”，可与球铁件、灰铸铁件混流生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明内容进行详细说明。
一、蠕化剂的制备
采用本发明的技术方案得到的蠕化剂（例1~6），其成分见表1。
表1蠕化剂成分及重量份数
| 实施方式 | La | Ce | Mg | Ca | Si | Fe | Al | Sn | Sb |
| 例1 | 9 | 7 | 4 | 2 | 36 | 42 | - | - | - |
| 例2 | 12 | 10 | 6 | 5 | 44 | 22 | - | - | - |
| 例3 | 11 | 8 | 5 | 4 | 40 | 32 | - | - | - |
| 例4 | 9 | 7 | 4 | 2 | 36 | 41.5 | 0.5 | - | - |
| 例5 | 12 | 10 | 6 | 5 | 44 | 22 | - | 0.05 | 0.08 |
| 例6 | 11 | 8 | 5 | 4 | 40 | 31 | 1 | 0.05 | 0.02 |
按照如下方法制备例1~6的蠕化剂：根据组成元素从以下材料中选择作为原料：金属镁、铁材或钢材、硅铁、硅钙、铝材、金属锡、金属锑、混合稀土合金材料；先按目标产物成分比例称取除铁以外的其它元素成分的材料，再用铁材或钢材将铁的份数补齐；熔炼前先在炉底放置准备的铁材或钢材的1/4~1/2，在其上放镁锭，再覆盖以硅铁、硅钙以及其它原料；熔炼，逐步升温，温度在600~1000℃时，逐步加入剩余铁材或钢材，温度达到1000℃时开始搅拌，升温至1400℃后经过铸锭、冷却得到蠕化剂。
二、蠕化剂的使用效果
采用本发明的蠕化剂（例1~6）生产的蠕铁，经过测试，其性能参数如表2所示。
表2使用系列蠕化剂生产的蠕铁性能参数
结论：采用该蠕化剂，蠕化效果稳定，得到的蠕铁性能好。
三、蠕化剂使用效果对比
本发明蠕化剂（例1~6）与现有蠕化剂使用效果的比较如表3所示。
表3几种蠕化剂使用效果比较
注：①、置信度为95%是
内计算值，式中
为样本的平均值。б为样本的标准差。
②、蠕化率最高为100%，＞100%为计算值，意味着蠕虫状石墨变成了片状石墨，蠕铁衰退成了灰铁。
由此可见，与现有蠕化剂相比，采用本发明所述的蠕化剂可更稳定获取高蠕化率蠕铁件，而且蠕铁件的塑韧性较好；本发明所述的蠕化剂适用范围广，不含Ti（钛）、V（钒）等易形成硬质点的元素，因此不影响机加工性能，也不会造成炉料“污染”，可与球铁件、灰铸铁件混流生产。
Claims (6)
1.一种蠕化剂，其特征在于所述蠕化剂为合金，其包含下列重量分数比比的元素成分：La 9~12份，Ce 7~10份，Mg 4~6份，Ca 2~5份，Si 36~44份，Fe 22~42份。
2.根据权利要求1所述的蠕化剂，其特征在于：所述蠕化剂中还包含Al、Sn、Sb中一种以上元素；其重量分数比分别为Al 0.5~1份、Sn 0.03~0.08份、Sb 0.02~0.08份。
3.一种根据权利要求1所述的蠕化剂的制备方法，其特征在于该制备方法的步骤为：
a、准备金属镁、铁材或钢材、硅铁、硅钙和混合稀土合金材料作为原料；
b、先按目标产物成分比例称取除铁以外的其它元素成分的材料，再用铁材或钢材将铁的份数补齐；
c、熔炼前先在炉底放置步骤b中准备铁材或钢材的1/4~1/2，在其上放镁锭，再覆盖以硅铁、硅钙以及混合稀土合金材料；
d、熔炼，逐步升温，温度在600~1000℃时，逐步加入剩余铁材或钢材，温度达到1000℃时开始搅拌，升温至1400℃后经过铸锭、冷却得到所述蠕化剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的混合稀土合金材料为，所述蠕化剂的成分中稀土元素与部分或全部非稀土元素形成的合金或合金混合物。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤d中，1100~1400℃的升温过程时间为25~50min；铸锭厚度不超过50mm；冷却后经过破碎，粒度级别为2-25mm、8-30mm或15-40mm。
6.一种根据权利要求2所述的蠕化剂的制备方法，采用权利要求3所述的制备步骤，其特征在于：在步骤a中需根据目标产物，准备铝材、金属锡、金属锑中的一种以上作为原料，并在步骤c中加入。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: FUJIAN NAIDAO INDUSTRY AND TRADE CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: FUJIAN JIANYANG DUSHI CASTING CO., LTD. Effective date: 20150410 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Xu Meijuan Inventor before: Xu Meizhen Inventor before: Wan Renfang |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: XU MEIZHEN WAN RENFANG TO: XU MEIJUAN |
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Effective date of registration: 20150410 Address after: 4368 No. 354200 Nanping city in Fujian province Jianyang city Zhu Xi Avenue (Wuyi International Metro) 3 2 storey 203 room Patentee after: Fujian province high road trade limited company Address before: Zhen Chi an Cun 354200 Nanping city in Fujian province Jianyang city children's amusement Patentee before: Fujian Jianyang Dushi Casting Co., Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190620 Address after: 354200 Wuling L07122503, Huilong Village, Jianyang District, Nanping City, Fujian Province Patentee after: Nanping city Jianyang district on Yue Trade Limited company Address before: 354200 No. 4368 Zhuxi Avenue, Jianyang City, Nanping City, Fujian Province Patentee before: Fujian province high road trade limited company |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140312 Termination date: 20190829 |