CN103146985A - 一种铁素体球墨铸铁用孕育剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁素体球墨铸铁用孕育剂及其制备方法，主要解决现有孕育剂制备的球墨铸铁石墨球数少、铁素体含量低，伸长率和冲击韧性较差的问题。所述铁素体球墨铸铁用孕育剂的化学成分及质量百分比为：Si：65%-70%，Bi：1.0%-5.0%，Ca：2.0%-5.0%，Ba：1.0%-4.0%，Al<0.5%，Ti<0.05%，Mn<0.4%，S<0.02%，P<0.05%，余量为铁，将上述原料进行熔炼制粒，即得。使用上述孕育剂生产出的铁素体球墨铸铁促进了石墨形核、减小白口倾向、增加石墨球数、改善了石墨球元整度作用，还可以提高铸态下铁素体含量，提高球铁的伸长率和冲击韧性。

Description

一种铁素体球墨铸铁用孕育剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及铁素体球铁生产技术领域，尤其是一种铁素体球墨铸铁用孕育剂及其制备方法。

背景技术

孕育剂是一种可促进石墨化，减少白口倾向，改善石墨形态和分布状况，增加共晶团数量，细化基体组织，它在孕育处理后的短时间内有良好的效果。主要适用于各种情况的一般然件或后期瞬时孕育。球墨铸铁生产中，由于过冷倾向比较大，所以孕育是一道必不可少的工序。运用孕育剂进行孕育处理的主要作用时增加球铁中石墨球的数量、提高其圆整度、细化石墨球，防止球化衰退，降低白口倾向，以及防止在共晶团晶间形成游离的渗碳体和产生偏析。其中最关键的就是通过添加孕育剂能够增加球铁凝固过程中的石墨核心的数量，进而增加共晶团数来提高球铁的力学性能。

在我国的球墨铸铁生产中普遍应用的孕育剂是75硅铁，这种硅铁中对孕育起重要作用的Ca、Al的含量没有具体限定，从而使得其孕育效果很不稳定，使生产的球墨铸铁件经常形成各种组织上的缺陷。20世纪90年代以后，在引进国外技术的基础上，国内孕育剂的研究和应用有了长足的发展，相机发展了含锶硅铁孕育剂、稀土孕育剂、硅钡孕育剂等，极大地丰富了铸铁孕育剂的种类及其应用范围。实践表明，目前我国的孕育剂系列基本可以满足铸铁件生产发展的需求。但硅铁孕育剂的用量还是占据了铸铁孕育剂总量的80%以上，从而导致孕育效果很不稳定，经常出现报废的铸件。所以孕育剂的发展对提高铸铁件的质量起着至关重要的作用，能否生产出合格的满足要求的孕育剂产品已经成为制约铸铁行业发展至关重要的因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁素体球墨铸铁用孕育剂及其制备方法，铁素体球墨铸铁用孕育剂不仅具有促进石墨形核、减小白口倾向、增加石墨球数、改善石墨球元整度作用，而且能够显著提高铸态下铁素体含量，提高球铁的伸长率和冲击韧性。

本发明所采用的技术方案为：

一种铁素体球墨铸铁用孕育剂，其特征是，所述铁素体球墨铸铁用孕育剂的化学成分及质量百分比为：Si：65%-70%，Bi：1.0%-5.0%，Ca：2.0%-5.0%，Ba：1.0%-4.0%，Al<0.5%，Ti<0.05%，Mn<0.4%，S<0.02%，P<0.05%，余量为铁。

一种铁素体球墨铸铁用孕育剂的制备方法，其特征是，按上述的铁素体球墨铸铁用孕育剂的化学成分及质量百分比取相应的原料进行调配，然后将准备的原料置入坩埚中融化炼制，最后进行浇注冷却，并破碎制粒。

本发明还提供了一种铁素体球墨铸铁用孕育剂的使用方法，其特征是，采用两次孕育处理：一次孕育在包底将孕育剂覆盖在球化剂表面，上面用钢板遮盖；二次孕育采用随流孕育；

优选的，上述铁素体球墨铸铁用孕育剂的加入量为0.10-0.15wt%；

优选的，上述铁素体球墨铸铁用孕育剂的加入量为0.80-0.85wt%。

本发明用到的主要化学元素符号及名称解释如下：Si：硅，Bi：铋，Ca：钙，Ba：钡，Al：铝，Ti：钛，Mn：锰，S：硫，P：磷。

铁素体球墨铸铁用孕育剂的性能是由各合金元素的成分决定的，本发明的化学成分是这样确定的：

球墨铸铁的碳含量一般为3.2%～3.8%。硅可明显促进石墨化，减少白口倾向，增加铁素体的含量，改善球铁的塑性，提高孕育效果，然而当硅增加到一定含量后，球铁的脆性随其含量的增加而明显增加。增加硅量可细化石墨球，使其分布均匀并且提高圆整度，但硅能固溶于铁素体,若大于3%会使球墨铸铁脆性增加。锰阻碍共析石墨化及阻碍铁素体形成，锰含量大于0.4%会增大形成晶间碳化物的倾向，为了提高铸件的塑性和韧性，将锰的含量控制在Mn<0.4(wt)%。磷易偏析形成磷共晶,降低塑性和韧性；硫量高则易形成较多的硫化物杂质,影响石墨球化，并且当球化剂加入量不变时，硫的含量高会造成球化元素残留量少而导致球化不良或球化衰退的现象，因此，为了提高塑性和韧性，提高球化效果，将磷含量控制为小于0.05%,硫含量控制为小于0.02%。镁与稀土是作为球化剂加入的，但同时具有强烈形成白口倾向,所以在保证石墨球化的前提下，含量越低越好，因此，在此孕育剂中无镁和稀土的添加。

含Ba的硅铁可以防止铸件薄壁处出现白口，显著细化共晶团，提高铸件强度及厚壁处的硬度。

Bi、Ca、Ba可以促进铁素体的形成，可以促进石墨成核减少白口倾向、增加石墨球数、改善石墨球元整度作用，而且能够显著提高铸态下铁素体含量，提高球铁的伸长率和冲击韧性。

本发明的铁素体球墨铸铁用孕育剂与现有孕育剂相比，具有以下优点：

（1）含有强烈促进铁素体形成元素Bi、Ca、Ba，其不仅具有促进石墨形核、减小白口倾向、增加石墨球数、改善石墨球元整度作用，而且能够显著提高铸态下铁素体含量，提高球铁的伸长率和冲击韧性，便于铸态铁素体球铁的生产。

（2）不含稀土元素，从根本上解决目前存在的稀土高消耗的球墨铸铁行业普遍问题，以适应稀土产业调整带来的成本上涨，积极响应了国家的产业政策。

（3）本发明孕育剂使用量低，并可达到较好的孕育效果。

具体实施方式

一种铁素体球墨铸铁用孕育剂，所述铁素体球墨铸铁用孕育剂的化学成分及质量百分比为：Si：65%-70%，Bi：1.0%-5.0%，Ca：2.0%-5.0%，Ba：1.0%-4.0%，Al<0.5%，Ti<0.05%，Mn<0.4%，S<0.02%，P<0.05%，余量为铁。

一种铁素体球墨铸铁用孕育剂的制备方法，按上述的铁素体球墨铸铁用孕育剂的化学成分及质量百分比取相应的原料进行调配，然后将准备的原料置入坩埚中融化炼制，最后进行浇注冷却，并破碎制粒。

一种铁素体球墨铸铁用孕育剂的使用方法，采用两次孕育处理：一次孕育在包底将孕育剂覆盖在球化剂表面，上述铁素体球墨铸铁用孕育剂的加入量为0.10-0.15wt%；上面用钢板遮盖；二次孕育采用随流孕育，上述铁素体球墨铸铁用孕育剂的加入量为0.80-0.85wt%。

实施例1配方：铁素体球墨铸铁用孕育剂的质量百分比为：Si：65%%，Bi：5.0%，Ca：4.0%，Ba：2.9%，Al<0.5%，Ti<0.05%，Mn<0.4%，S<0.02%，P<0.05%，余量为铁。

实施例2配方：铁素体球墨铸铁用孕育剂的质量百分比为：Si：70%，Bi：4.0%，Ca：2.0%，Ba：1.0%，Al<0.5%，Ti<0.05%，Mn<0.4%，S<0.02%，P<0.05%，余量为铁。

实施例3配方：铁素体球墨铸铁用孕育剂的质量百分比为：Si：68%，Bi：1.0%，Ca：5.0%，Ba：4.0%，Al<0.5%，Ti<0.05%，Mn<0.4%，S<0.02%，P<0.05%，余量为铁。

通过上述方法加入本发明所述的铁素体球墨铸铁用孕育剂，依次孕育加入量均为0.12wt%；二次孕育的加入量均为0.82wt%，制备出铁素体球墨铸铁，对该球墨铸铁进行金相检验和机械性能测试，球化个数均可达到200个/mm²以上，球化率在85％以上；在本发明所述的硅含量的范围内，铁素体的含量均较高，可以达到76.2%～96.8%。

据金属材料室温拉伸试验方法GB/T228-2002，进行机械性能试验，结果如下表1所示。

表1机械性能试验结果

分别采用实施例1～3所述的铁素体球墨铸铁用孕育剂和75硅铁孕育剂进行添加，在添加量相同的情况下，制备出的铁素体球墨铸铁的白口深度和时间的关系如下表2所示。

表2孕育后放置时间与白口深度（mm）的关系

孕育剂	1min	5min	10min	15min	20min
						75Si-Fe	5.8	7.0	10.5	11.0	全白
实施例1	1.3	2.5	2.9	3.6	4.2
						实施例1	2.1	2.8	3.2	4.1	4.7
实施例1	1.8	2.6	3.1	3.9	4.4

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更改或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，根据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种铁素体球墨铸铁用孕育剂，其特征是，所述铁素体球墨铸铁用孕育剂的化学成分及质量百分比为：Si：65%-70%，Bi：1.0%-5.0%，Ca：2.0%-5.0%，Ba：1.0%-4.0%，Al<0.5%，Ti<0.05%，Mn<0.4%，S<0.02%，P<0.05%，余量为铁。

2.权利要求1所述的一种铁素体球墨铸铁用孕育剂的制备方法，其特征是，按权利要求1所述的铁素体球墨铸铁用孕育剂的化学成分及质量百分比取相应的原料进行调配，然后将准备的原料置入坩埚中融化炼制，最后进行浇注冷却，并破碎制粒。

3.权利要求1所述的铁素体球墨铸铁用孕育剂的使用方法，其特征是，采用两次孕育处理：一次孕育在包底将孕育剂覆盖在球化剂表面，上面用钢板遮盖；二次孕育采用随流孕育；

所述一次孕育，上述铁素体球墨铸铁用孕育剂的加入量为0.10-0.15wt%；

所述二次孕育，上述铁素体球墨铸铁用孕育剂的加入量为0.80-0.85wt%。