CN105238988B

CN105238988B - 一种灰铸铁孕育剂的制备方法及其应用

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Publication number: CN105238988B
Application number: CN201510729217.0A
Authority: CN
Inventors: 韩岗; 马银强; 林志国
Original assignee: CHENGDU HONGYUAN FOUNDRY MATERIAL Co Ltd
Current assignee: CHENGDU HONGYUAN FOUNDRY MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: CN105238988A

Abstract

本发明公开了一种灰铸铁孕育剂的制备方法，包括以下步骤：将66～70％的Si，1～3％的Zr，1～2％的Ca，0～2.5％的Mn，0.5～1.5％的Fe₃O₄，0.5～1％的增碳剂以及余量为Fe以及不可避免的微量元素混合均匀、粉碎、融化、搅拌、浇注、速冷、粉碎，备用。本发明还公开了该灰铸铁孕育剂的应用。采用本发明提供的灰铸铁孕育剂，能够改善灰铸铁的综合性能，并提高孕育效率。

Description

一种灰铸铁孕育剂的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及铸造领域，尤其涉及一种灰铸铁孕育剂的制备方法，以及其在铸造领域的应用。

背景技术

孕育剂有可促进石墨化，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，使球铁石墨圆整，减少或消除激冷，防止表面游离渗碳体的形成,均匀组织，提高力学性能等优点，其在铸铁领域得到了广泛地应用。

灰铸铁基本上是由铁、碳和硅组成的共晶型合金，其中，碳主要以石墨的形态存在。灰铸铁是铸铁领域的应用十分广泛的铸铁材料之一，因其良好的铸造性，良好的耐磨性，良好的切削加工性能，表面光洁，消振性高，低的缺口敏感性，在工业领域得到了广泛地应用。

目前，大多数生产厂家使用75硅铁孕育剂作为孕育剂生产灰铸铁，但是这些产品存在孕育时间短、耐磨性差、硬度低，抗拉强度低、断面不均匀，易产生白口等缺点，造成产品不稳定，不能满足一些需要高硬度的机器铸件的要求。

为了改善上述不足，部分厂家开始在硅铁孕育剂中增加其它材料制备复合孕育剂，如铬、铜等，然而，在添加上述材料时，会引入新的问题。如添加铬将增大白口组织形成的几率，进而导致灰铁硬度下降，添加铜不但在改善灰铁性能方面得不到很好的效果，反而大大增加了制备孕育剂的成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种孕育效果好，孕育后灰铸铁的孕育时间、耐磨性、抗拉强度、断面均匀程度均大幅提高的灰铸铁孕育剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种上述灰铸铁孕育剂在铸造方面的应用。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种灰铸铁孕育剂的制备方法包括以下步骤：

(1)按质量百分比66～70％的Si，1～3％的Zr，1～2％的Ca，0～2.5％的Mn，Fe₃O₄：0.5～1.5％，增碳剂：0.5～1％以及余量为Fe以及不可避免的微量元素混合均匀，粉碎；

(2)将粉碎的合金原料混合均匀后放入真空熔炼炉内，用氩气置换炉内空气，升温至1300℃至1500℃以使得各原料融化，机械搅拌均匀；

(3)在容器中浇注，并将容器置于液氮中，使合金原料迅速冷却至室温，形成块体；

(4)将块体粉碎成平均粒径为200～500μm的合金粉末。

进一步，所述增碳剂为铸造用增碳剂，其组分按质量百分比包括：C：99％、S：0.4、水分：0.2％，粒度为0.2～1mm。

上述灰铸铁孕育剂在铸铁中的应用，需通过三次孕育处理得到所需铸件；

将相对于铁水质量分数0.04～0.08％的孕育剂均匀分成三份，并分别包入铝箔中，预热至300～400℃；

第一次孕育处理：在容器内加入第一份孕育剂；

第二次孕育处理：当进入容器的铁水高度达到二分之一时，加入第二份孕育剂；

第三次孕育处理：继续浇注铁水，随铁水加入第三份孕育剂，对其进行第三次孕育处理。

进一步，所述铁水的温度为1200～1400℃。

进一步，首次向容器中加入铁水到容器中盛满铁水的时间控制在10min之内。

进一步，铁水经过第三次孕育处理后，搅拌均匀，孕育1～2个小时，温度保持在1000～1200℃。

进一步，孕育结束后，在液氮环境下迅速冷却至500～600℃，取出铸件，空冷至室温。

本发明提供的上述灰铸铁孕育剂技术方案具有以下有益效果：Zr有脱氧作用，有利于提高铁液的流动性，能减轻铸铁的白口倾向，促成均细小的A型石墨；Mn是一种反石墨稳定细化珠光体元素，其含量在1％左右，其作用是与增加结晶核心，提高孕育效果；Ca属碱土金属，能造渣净化铁液和构成晶核内物质；通过添加Fe₃O₄能够增加共晶核数，可以在孕育剂添加量低的情况下获得较好的抑制碳化铁的能力，并改善了重现率及稳定性，延长了孕育时间；通过添加增碳剂可以使铸件达到较高的抗拉强度；迅速冷却的孕育剂，其晶粒较易细化；细化的孕育剂结构(200～500μm)能够均匀分散在铁水中，增大其余钢水的接触面积，提高孕育效率；用铝箔包裹孕育剂可以使孕育剂分散均匀，预防孕育衰退，铝箔中的Al也能减小白口和针孔形成的可能性；孕育时间过长，会降低形核能力，为防止孕育剂的衰退，孕育的时间控制在2h之内。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1(制备)

按重量百分比计66％的Si，3％的Zr，2％的Ca，2.5％的Mn，1.5％的Fe₃O₄，0.5％的增碳剂以及24.5％的Fe混合均匀后粉碎，放入真空熔炼炉内，用氩气置换炉内空气，升温至1300℃，待各原料融化后，机械搅拌均匀；在容器中浇注，并将容器置于液氮中，使合金原料迅速冷却至室温，形成块体，将块体粉碎成平均粒径为200μm的合金粉末。其中，增碳剂的组分包括：C：99％、S：0.4、水分：0.2％，粒度为0.2～1mm。

实施例2(制备)

按重量百分比计70％的Si，1％的Zr，1％的Ca，0.5％的Fe₃O₄，1％的增碳剂以及26.5％的Fe混合均匀后粉碎，放入真空熔炼炉内，用氩气置换炉内空气，升温至1500℃，待各原料融化后，机械搅拌均匀；在容器中浇注，并将容器置于液氮中，使合金原料迅速冷却至室温，形成块体，将块体粉碎成平均粒径为500μm的合金粉末。其中，增碳剂的组分包括：C：99％、S：0.4、水分：0.2％，粒度为0.2～1mm。

实施例3(制备)

按重量百分比计68％的Si，2％的Zr，1.6％的Ca，1％的Mn，1％的Fe₃O₄，0.6％的增碳剂以及25.8％的Fe混合均匀后粉碎，放入真空熔炼炉内，用氩气置换炉内空气，升温至1350℃，待各原料融化后，机械搅拌均匀；在容器中浇注，并将容器置于液氮中，使合金原料迅速冷却至室温，形成块体，将块体粉碎成平均粒径为300μm的合金粉末。其中，增碳剂的组分包括：C：99％、S：0.4、水分：0.2％，粒度为0.2～1mm。

实施例4(制备)

按重量百分比计68％的Si，1.5％的Zr，1.2％的Ca，1.5％的Mn，0.8％的Fe₃O₄，0.8％的增碳剂以及26.2％的Fe混合均匀后粉碎，放入真空熔炼炉内，用氩气置换炉内空气，升温至1450℃，待各原料融化后，机械搅拌均匀；在容器中浇注，并将容器置于液氮中，使合金原料迅速冷却至室温，形成块体，将块体粉碎成平均粒径为400μm的合金粉末。其中，增碳剂的组分包括：C：99％、S：0.4、水分：0.2％，粒度为0.2～1mm。

实施例5(应用)

灰铸铁孕育剂作为铸铁领域的应用，其铁水与孕育剂的比例为1：0.04，将孕育剂均匀分成三份，并分别包入铝箔中，预热至300℃；先在容器内加入第一份孕育剂；然后注入铁水；当进入容器的铁水高度达到二分之一时，加入第二份孕育剂；继续浇注铁水，随铁水加入第三份孕育剂，对其进行第三次孕育处理，铁水的温度为1200℃，铁水的注入时间控制在10min之内，铁水注入完毕后，搅拌均匀，孕育1个小时，温度保持在1000℃，孕育结束后，在液氮环境下迅速冷却至500℃，取出铸件，空冷至室温。

实施例6(应用)

灰铸铁孕育剂作为铸铁领域的应用，其铁水与孕育剂的比例为1：0.08，将孕育剂均匀分成三份，并分别包入铝箔中，预热至400℃；先在容器内加入第一份孕育剂；然后注入铁水；当进入容器的铁水高度达到二分之一时，加入第二份孕育剂；继续浇注铁水，随铁水加入第三份孕育剂，对其进行第三次孕育处理，铁水的温度为1400℃，铁水的注入时间控制在10min之内，铁水注入完毕后，搅拌均匀，孕育2个小时，温度保持在1200℃，孕育结束后，在液氮环境下迅速冷却至600℃，取出铸件，空冷至室温。

实施例7(应用)

灰铸铁孕育剂作为铸铁领域的应用，其铁水与孕育剂的比例为1：0.06，将孕育剂均匀分成三份，并分别包入铝箔中，预热至350℃；先在容器内加入第一份孕育剂；然后注入铁水；当进入容器的铁水高度达到二分之一时，加入第二份孕育剂；继续浇注铁水，随铁水加入第三份孕育剂，对其进行第三次孕育处理，铁水的温度为1300℃，铁水的注入时间控制在10min之内，铁水注入完毕后，搅拌均匀，孕育1.5个小时，温度保持在1100℃，孕育结束后，在液氮环境下迅速冷却至550℃，取出铸件，空冷至室温。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种灰铸铁孕育剂在铸件中的应用，其特征在于，灰铸铁孕育剂的制备方法，包括以下步骤：

(4)将块体粉碎成平均粒径为200～500μm的合金粉末；

通过三次孕育处理得到所需铸件；

第一次孕育处理：在容器内加入第一份孕育剂；

2.根据权利要求1所述的一种灰铸铁孕育剂在铸件中的应用，其特征在于，所述增碳剂为铸造用增碳剂，其组分按质量百分比包括：C：99％、S：0.4％、水分：0.2％，粒度为0.2～1mm。

3.根据权利要求1所述的一种灰铸铁孕育剂在铸件中的应用，其特征在于，所述铁水的温度为1200～1400℃。

4.根据权利要求1或3所述的一种灰铸铁孕育剂在铸件中的应用，其特征在于，首次向容器中加入铁水到容器中盛满铁水的时间控制在10min之内。

5.根据权利要求1所述的一种灰铸铁孕育剂在铸件中的应用，其特征在于，铁水经过第三次孕育处理后，搅拌均匀，孕育1～2个小时，温度保持在1000～1200℃。

6.根据权利要求5所述的一种灰铸铁孕育剂在铸件中的应用，其特征在于，孕育结束后，在液氮环境下迅速冷却至500～600℃，取出铸件，空冷至室温。