CN105039629A

CN105039629A - 一种增加灰铸铁强度用孕育剂及其制备方法及其使用方法

Info

Publication number: CN105039629A
Application number: CN201510280166.8A
Authority: CN
Inventors: 刘南陔; 孙玉福; 万海涛; 高昭龙
Original assignee: Puyang Zhongyi Electronic Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Puyang Zhongyi Electronic Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2015-05-23
Filing date: 2015-05-23
Publication date: 2015-11-11

Abstract

本发明公开了一种增加灰铸铁强度用孕育剂及其制备方法及其使用方法，属于铸造技术领域。该孕育剂通过把氮作为合金元素来看待，可显著细化石墨、改变石墨形态、减小组织壁厚敏感性，并明显增加珠光体含量，从而提高灰铸铁的抗拉强度，特别对高碳当量或高碳灰铸铁效果明显。其化学成分及其重量百分比为：Si：25-35％，Mn10-20％，Cr10-20，C＜0.1％，Ca1-5％，Ba1-6％，N1-6％，P＜0.05％，S＜0.02％，其余为Fe。对于相同成分的原铁水，相比硅铁孕育剂，可提高灰铸铁的抗拉强度30-80MPa。

Description

一种增加灰铸铁强度用孕育剂及其制备方法及其使用方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，尤其涉及一种增加灰铸铁强度用孕育剂及其制备方法及其使用方法。

背景技术

现代铸铁生产中孕育出炉是提高铸铁性能的最主要途径之一，随着铸造技术的发展，孕育处理显得越来越重要。

随着机械行业的发展，对灰铸铁的强度要求越来越高。特别是要在高的碳当量或高碳含量的情况下实现高的抗拉强度。为了提高灰铸铁的强度，有些企业采取降低碳当量的方法。低碳当量、高强度会产生以下问题：(1)收缩大，导致缩孔、缩松倾向增加；(2)残余应力大，导致尺寸精度稳定性差，开裂倾向增大；(3)流动性差，限制了铸件薄壁化；(4)加工性能差，导致切削速度的降低与刀具寿命的下降。另外为提高灰铸铁的强度，加入大量的铬、铜、钼合金，这样做不仅造成成本增加，也导致渗碳体含量超标，加工性能恶化，铸件容易开裂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够增加灰铸铁强度特别是能够提高高碳当量或高碳的灰铸铁的抗拉强度、提高硬度、提高珠光体含量、改变石墨形态、提高铸件的热疲劳强度、减少其他贵重合金加入的孕育剂。

本发明所采用的技术方案为：一种增加灰铸铁强度用孕育剂，其化学成分及其重量百分比为：Si：25-35％，Mn10-20％，Cr10-20，C＜0.1％，Ca1-5％，Ba1-6％，N1-6％，P＜0.05％，S＜0.02％，其余为Fe。

一种增加灰铸铁强度用孕育剂的制备方法为机械混合法：将氮化铬铁、氮化锰铁、硅钙、硅钡合金破碎成0.2-10mm颗粒后，按比例进行混合。

所述的增加灰铸铁强度用孕育剂的使用方法，其特征是，将所述孕育剂加入转运包中，加入量为铁水质量的0.2-0.5％，粒度为5-10mm。

所述的增加灰铸铁强度用孕育剂的使用方法，其特征是，将所述孕育剂加入浇包中，加入量为铁水质量的0.2-0.5％，粒度为1-4mm。

所述的增加灰铸铁强度用孕育剂的使用方法，其特征是，浇注时将所述孕育剂随流加入，加入量为铁水质量的0.1-0.2％，粒度为0.2-1mm。

本发明的有益效果是：

1、把氮作为灰铸铁的合金元素来对待，是本发明的创新点，现在对氮的研究很多，却没有应用于生产。

2、氮促进铸铁珠光体的生成，抑制铁素体，是一个稳定碳化物的元素。含氮量增加时，使得石墨片变得较短、较厚、尖端变钝。它能改善并细化A型石墨，减少D、E型石墨，消除高碳、硅含量铸铁中的铁素体。本发明是把氮作为灰铸铁的合金元素来对待。

3、硅主要起孕育作用；

4、钙用来强化硅的孕育作用；

5、铬起稳定珠光体作用；

6、锰具有稳定珠光体的作用；

7、钡为长效元素能有效解决孕育衰退。

本发明进一步通过实践证明，该孕育剂可有效的改变石墨形态，细化石墨、减小组织壁厚敏感性、减少渗碳体，并显著提高灰铸铁的抗拉强度。对于相同成分的原铁水，比使用75硅铁孕育剂进行孕育，抗拉强度提高30-80MPa。

附图说明

图1为试验本孕育剂铸件本体金相图

具体实施方式

实例1化学成分及其重量百分比为：Si：30-40％，Mn10-20％，Cr10-20，C＜0.1％，Ca1-5％，Ba1-6％，N1-6％，P＜0.05％，S＜0.02％，其余为Fe。

制备方法为机械混合法：将氮化铬铁、氮化锰铁、硅钙、硅钡合金破碎成1-10mm颗粒后，按比例进行混合。

试验方法：

生产载重汽车制动鼓原铁液成分(重量比)：C3.4-3.5％，Si1.5-1.6％，Mn0.7-0.8％，S0.08-0.12％，P＜0.05％，Cr0.3-0.4％，余量为Fe。

原铁水熔炼合格后，进行孕育处理，出炉温度为1500℃。

1、浇包内孕育，分别加入0.5wt％75硅铁孕育剂和0.4wt％本孕育剂进行孕育处理，然后浇注铸件。

2、转运包内孕育，分别加入0.5wt％75硅铁孕育剂和0.4wt％本孕育剂进行孕育处理，然后浇注铸件。

3、在浇注时，分别进行0.15％的75硅铁孕育剂和本孕育剂进行随流孕育，浇注铸件。

分别对铸件本体取样进行抗拉强度、硬度、进行测定。测定结果如表1所示。

表1本发明与75硅铁的抗拉强度、硬度、金相组织比较

孕育剂	抗拉强度/MPa	布氏硬度/HB	石墨类型	孕育方法
					75硅铁	243	198	A	浇注包内孕育
本发明	296	207	A	浇注包内孕育
					75硅铁	247	196	A	转运包内孕育
本发明	282	205	A	转运包内孕育
					75硅铁	251	194	A	随流孕育
本发明	278	204	A	随流孕育

通过试验可以看出，本发明的加入提高了灰铸铁的抗拉强度。通过附图可以看出，石墨更加细小，弯曲，并且石墨端部变钝，从而提高了抗拉强度。

注意事项：

1、原铁水Ti＜0.025％，Al＜0.025％。

2、不能使用含锆孕育剂。

3、薄厚小于5毫米的铸件最终含氮量小于160PPM.。

4、壁厚大于20毫米的铸件最终含氮量小于120PPM。

Claims

1.一种增加灰铸铁强度用孕育剂，其特征是，其化学成分及其重量百分比为：Si：25-35％，Mn10-20％，Cr10-20，C＜0.1％，Ca1-5％，Ba1-6％，N1-6％，P＜0.05％，S＜0.02％，其余为Fe。

2.一种制备权利要求1所述的增加灰铸铁强度用孕育剂的制备方法，其特征是，将氮化铬铁、氮化锰铁、硅钙、硅钡合金破碎成0.2-10mm颗粒后，按比例进行混合。

3.权利要求1所述的增加灰铸铁强度用孕育剂的使用方法，其特征是，将所述孕育剂加入转运包中，加入量为铁水质量的0.2-0.5％，粒度为5-10mm。

4.权利要求1所述的增加灰铸铁强度用孕育剂的使用方法，其特征是，将所述孕育剂加入浇包中，加入量为铁水质量的0.2-0.5％，粒度为1-4mm。

5.权利要求1所述的增加灰铸铁强度用孕育剂的使用方法，其特征是，浇注时将所述孕育剂随流加入，加入量为铁水质量的0.1-0.2％，0.2-1mm。