CN1038485C - 复合孕育变质剂 - Google Patents

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Abstract

本发明为复合孕育变质剂，它是以氮化剂为主的，又含有稀土镁硅铁，铝、钛铁等多组元的复合孕育变质剂。含氮化锰16-45%，氮化铬16-25%，稀土镁硅铁20-30%，硅75硅铁7-15%，铝6-20%，钛铁6-17%，或者含氮化锰35-45%，稀土镁硅铁20-30%，硅75硅铁10-15%，铝9-20%，钛铁6-10%。
本发明复合孕育变质剂主要用于改变高碳当量灰口铸铁组织，消除铸造缺陷，从而提高其综合性能，改善高碳当量灰口铸铁的工作性能。

Description

复合孕育变质剂
本发明是灰铸铁件浇注前浇包中熔融金属液处理用的添加剂。
本发明提供的以氮化剂为主的复合孕育变质剂，可以提高高碳当量、高碳的近共晶的亚共晶、共晶或过晶成分的灰铸铁材料内的抗拉强度；略有提高的弹性模量；增大了抗热冲击性，抗热疲劳性和抗氧化长大性；防止了这类成分的灰铸铁件的常见的铸造缺陷，改善了铸件质量。灰铸铁的碳当量按其含碳量和含硅量的三分之一的和进行计算，即碳当量(％)＝含碳量+含硅量(％)/3。碳当量＞3.8％，为高碳当量灰铸铁。含碳量＞3.8％，为高碳的灰铸铁。
根据现有的权威性的，总结性的技术资料来看，参阅V.H.Patterson，M.J.Lalich发表于《Transactions of AmericanFoundrymen′s society》1978，vol.86，P33-42的论文“Fifty years of progress in cast Iron Inoculation”，可知现代灰铸铁的孕育剂的孕育作用只对低碳当量(碳当量＜3.8％)的铁水才有效，对于高碳当量的铁水就没有什么孕育效果，该论文也提及稀土孕育剂(含稀土11-15％)对高碳当量铁水也有效。
但是，稀土孕育剂对于高碳当量的铁水处理后，灰口铸铁的组织存在着片状石墨组织，珠光体组织中存在着自由渗碳体，从而降低了高碳当量灰口铸铁的抗拉强度，减小其抗热冲击性、抗热疲劳性和抗氧化性等，且易于出现缩孔，石墨渣孔，冷隔横裂等缺陷，用这种灰口铸铁制造的钢锭模使用寿命低。
本发明目的是通过改变现有灰口铸铁孕育剂的组成，改变灰口铸铁的片状石墨组织，消除珠光体组织中的自由渗碳体，改善了高碳当量灰口铸铁的金相织组，消除其铸造缩孔，石墨渣孔，及冷隔横裂等缺陷，提高了其综合性能，使高碳当量灰口铸铁的工作性能得到显著改善。
本发明的发明内容是采用以氮化剂为主的，又含有稀土(RE)、铝、镁、钛等元素的多组元的复合孕育变质剂，所采用的复合孕育变质剂的配方，其组元的质量百分数为：氮化剂为氮化锰，含量16-45％；氮化铬，含量16-25％；稀土镁硅铁，含量20-30％；硅75硅铁，含量7-15％；铝，含量6-20％；钛铁，含量6-17％。
上述复合孕育变质剂的一个优选配方(I型)是，其组元的质量百分数为：氮化锰，含量为16-25％；氮化铬，含量为16-25％；稀土镁硅铁，含量为22-30％；硅75硅铁，含量为7-12％；铝，含量为6-17％；钛铁，含量为7-17％。
属于同一构思的本发明另一复合孕育变质剂的配方(II型)是，氮化锰，含量为35-45％；其它组元为稀土镁硅铁，含量为20-30％；硅75硅铁，含量为10-15％；铝，含量为9-20％；钛铁，含量为6-10％。
本发明的复合孕育变质剂的加入方法是：用冲入法或喷吹法将复合孕育变质剂加入到高碳当量、高碳近共晶的亚共晶、共晶或过共晶成分的铁水中，其加入量是欲处理的铁水质量(重量)的0.4-1.7％。
复合孕育变质剂用于处理平均壁厚为60-120毫米厚壁灰铸铁件的铁水，特别适宜于处理钢铁企业的冶金用具灰铸铁钢锭模的铁水。
本发明复合孕育变质剂，对于高碳当量，高碳灰口铸铁具有孕育和变质的双重作用，使其金相组织具有下列特征：石墨分布类型为A型石墨；片状石墨变质为钝头，厚片片状石墨，其长厚比为11-50(尖头薄片片状石墨的长厚比＞50)；扩大了基体的无片状石墨区；100％珠光体，无自由渗碳体的珠光体灰口铸铁。从而提高了高碳当量，高碳的灰铸铁的抗拉强度，增大了抗热冲击性，抗热疲劳性和抗氧化性长大，使这种灰铸铁具有更好的综合性能，使其工作性能得到显著改善。
对于用冲天炉熔炼的灰铸铁钢锭模，其主要的化学成分的质量百分数要求为：
    C％     Si％     Mu％   P％   S％
II型复合孕育变质剂灰铸铁钢锭模     3.70-3.90     1.60-1.80     1.20-1.60 ＜0.15 ＜0.10
I型复合孕育变质剂灰铸铁钢锭模     3.70-3.90     1.60-1.80     0.80-1.20 ＜0.15 ＜0.10
普通灰铸钢锭模的抗拉强度σb为90～110MPa，弹性模量较低，一般为40000～60000N/mm2。采用复合孕育变质剂处理后，从钢锭模本体上取样，其机械性能为：
  抗拉强度σb(MPa)     弹性模量E(N/mm2)     硬度HB
II型复合孕育变质利灰铸铁钢锭模 140-160     50000-60000 120-140
I型复合孕变质剂灰铸铁钢锭模 180-200     70000-85000 140-170
同普通的高碳当量、高碳的近共晶的亚共晶、共晶或过共晶成分的灰铸铁钢锭模相比，复合孕育变质剂的灰铸铁钢锭模的抗拉强度σb显著提高，特别是I型复合孕育变质剂灰铸铁钢锭模的抗拉强度σb提高幅度更大；弹性模量E虽有增加，但增加的幅度较小；硬度HB也较低，说明复合孕育变质剂处理后的铸铁具有抗拉强度较高而硬度并不高的特点，从而使品质系数(GZ)值较大，表明这种铸铁质量优良，切削加工性好和反映了复合孕育变质剂不仅有变质作用，并且有高效和长效的孕育作用。上述复合孕育变质剂灰铸铁钢锭模的机械性能特点，对提高灰铸铁的抗热疲劳性能大有裨益，并且可以实现炉料中可以不加废钢的软配料而仍然能使灰铸铁具有相当高的抗拉强度σb 。
用复合孕育变质剂处理高碳当量、高碳的近共晶的亚共晶、共晶和过其晶成分的灰铸铁铁水还具以下特点：复合孕育变质剂溶解性好，故铁水处理温度的要求不高，一般为1360-1400℃就可以，处理后的铁水温度为1260-1300℃能够满足厚壁铸件的浇注要求；可以防止灰铸铁钢锭模一些常见的铸造缺陷，诸如浇冒口下的缩孔、石墨渣孔、冷隔横裂等；当使用于制作灰铸铁钢锭模时，钢锭模的脱模性好，使用过程中微裂纹的扩散缓慢，同普通灰铸铁模相比，可以显著提高使用寿命，降低模耗，经济效益显著。

Claims (3)

1.复合孕育变质剂，其特征在于配方为氮化锰，含量16-45％；氮化铬，含量为16-25％；其他组元为稀土镁硅铁，含量20-30％；硅75硅铁，含量7-15％；铝，含量6-20％、钛铁，含量6-17％。
2.根据权利要求1所述的复合孕育变质剂，其特征在于氮化锰，含量为16-25％；稀土镁硅铁，含量为22-30％；硅75硅铁，含量为7-12％；铝，含量为6-17％；钛铁，含量为7-17％。
3.复合孕育变质剂，其特征在于配方为氮化锰，含量为35-45％；其他组元为稀土镁硅铁，含量为20-30％；硅75硅铁，含量为10-15％；铝，含量为9-20％、钛铁，含量为6-10％。
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