CN106544462B - 一种球墨铸铁孕育剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于吸冶金技术领域,特别涉及一种球墨铸铁孕育剂及其制备方法和应用。本发明提供的球墨铸铁孕育剂,按重量份由这些组分组成:Si:50~60%,Ge:8~13%,Ni:0.5~1%,Ba:0.5~1.5%,Mn:0.5~1.5%;余量为Fe以及不可避免的微量元素。本发明的制备方法,包括以下步骤:S1:将称取合金原料粉碎;S2:将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化;S3:待原料充分熔化混合后,真空冷却后粉碎成平均粒径为200~500μm即可。用本发明提供的孕育剂孕育球墨铸铁后,耐磨性、硬度、抗拉强度、断面均匀程度,减少白口现象等均大幅提高。
Description
技术领域
本发明属于吸冶金技术领域,特别涉及一种球墨铸铁孕育剂及其制备方法和应用。
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。
球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨,有效地提高了铸铁的机械性能,特别是提高了塑性和韧性,从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是二十世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料,其综合性能接近于钢,正是基于其优异的性能,已成功地用于铸造一些受力复杂,强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。
申请号为201410405999.8的专利《一种球墨铸铁孕育剂及其制备方法和应用》,其配方按重量百分比计包括:Si:60~65%,Zr:3.5~6.0%,Ca:1~2%,Al:0~1.4%,Fe3O4:0.5~1.5%和余量为Fe以及不可避免的微量元素。Fe的熔点为1535℃,而Ca的沸点为1484℃,这样的组合,Fe和Ca是无法很均匀融合的。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷,提供的了一种孕育剂,用本发明的孕育剂孕育球墨铸铁后,耐磨性、硬度、抗拉强度、断面均匀程度,减少白口现象等均大幅提高。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种球墨铸铁孕育剂,按重量份由以下组分组成:
Si:50~60%
Ge:8~13%
Ni:0.5~1%
Ba:0.5~1.5%
Mn:0.5~1.5%
余量为Fe以及不可避免的微量元素。
优选的,其配方按重量百分比计包括:Si:50~55%,Ge:10~12%;Ni:0.8~1.2%;Ba:1.2~1.5%,Mn:0.5~1%余量为Fe以及不可避免的微量元素。
优选的,其中Si、Ge、Ni按重量的比例为50:10:1。
所述球墨铸铁孕育剂的制备方法,包括以下步骤:
S1:将称取合金原料粉碎;
S2:将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化;
S3:待原料充分熔化混合后,真空冷却后粉碎成平均粒径为200~500μm即可。
所述的球墨铸铁孕育剂在球墨铸铁中的应用。
优选得,在孕育过程中球墨铸铁孕育剂的加入量为球墨铸铁总重量的0.5~1.5%。
与现有技术相比,本发明具有的优点如下:
(1)Ge的加入,能降低传统球墨铸铁孕育剂整体的熔点,由于熔点低瞬时扩散快,孕育效果更好;
(2)Si、Ge、Ni的一定配比,在少量Ni的存在下,促进了铁液按稳定系转变时,能减少过量溶解氮含量,抑制孕育衰退,防止白口倾向;
(3)Ba有脱氧作用,能减轻铸铁的白口倾向,促成均细小的A型石墨。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步说明:
实施例1
制备球墨铸铁孕育剂:将称取得60wt%的Si,13wt%的Ge,1wt%的Ni,1.5wt%的Ba,1.5wt%Mn和余量为Fe以及不可避免的微量元素合金原料粉碎;将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化;待原料充分熔化混合后,真空冷却后粉碎成平均粒径为200~500μm即可制得球墨铸铁孕育剂。
制造球墨铸铁:(1)熔炼:在电炉中加入重量百分比为55%的生铁,30%的球铁回炉料,10%的废钢,电炉升温至1480—1500℃,将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水;(2)球化和微量合金化:向加有重量百分比为0.08%的Sn和重量百分比为1.3%的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水,进行球化处理,其中球化剂中含有重量百分比为40%的Si、8%的Mg、1.5%的RE;(3)孕育处理:在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1%的孕育剂进行孕育处理;(4)浇注:将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注,浇注后自然冷却,即得铸态球墨铸铁。
实施例2
制备球墨铸铁孕育剂:将称取得50wt%的Si,5wt%的Ge,0.5wt%的Ni,0.5wt%的Ba,1.5wt%Mn和余量为Fe以及不可避免的微量元素合金原料粉碎;将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化;待原料充分熔化混合后,真空冷却后粉碎成平均粒径为200~500μm即可制得球墨铸铁孕育剂。
制造球墨铸铁:(1)熔炼:在电炉中加入重量百分比为55%的生铁,30%的球铁回炉料,10%的废钢,电炉升温至1480—1500℃,将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水;(2)球化和微量合金化:向加有重量百分比为0.08%的Sn和重量百分比为1.3%的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水,进行球化处理,其中球化剂中含有重量百分比为40%的Si、8%的Mg、1.5%的RE;(3)孕育处理:在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1%的孕育剂进行孕育处理;(4)浇注:将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注,浇注后自然冷却,即得铸态球墨铸铁。
实施例3
制备球墨铸铁孕育剂:将称取得50wt%的Si,10wt%的Ge,1wt%的Ni,1.2wt%的Ba,1wt%Mn和余量为Fe以及不可避免的微量元素合金原料粉碎;将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化;待原料充分熔化混合后,真空冷却后粉碎成平均粒径为200~500μm即可制得球墨铸铁孕育剂。
制造球墨铸铁:(1)熔炼:在电炉中加入重量百分比为55%的生铁,30%的球铁回炉料,10%的废钢,电炉升温至1480—1500℃,将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水;(2)球化和微量合金化:向加有重量百分比为0.08%的Sn和重量百分比为1.3%的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水,进行球化处理,其中球化剂中含有重量百分比为40%的Si、8%的Mg、1.5%的RE;(3)孕育处理:在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1%的孕育剂进行孕育处理;(4)浇注:将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注,浇注后自然冷却,即得铸态球墨铸铁。
实施例4
制备球墨铸铁孕育剂:将称取得55wt%的Si,11wt%的Ge,1.1wt%的Ni,1.2wt%的Ba,1wt%Mn和余量为Fe以及不可避免的微量元素合金原料粉碎;将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化;待原料充分熔化混合后,真空冷却后粉碎成平均粒径为200~500μm即可制得球墨铸铁孕育剂。
制造球墨铸铁:(1)熔炼:在电炉中加入重量百分比为55%的生铁,30%的球铁回炉料,10%的废钢,电炉升温至1480—1500℃,将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水;(2)球化和微量合金化:向加有重量百分比为0.08%的Sn和重量百分比为1.3%的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水,进行球化处理,其中球化剂中含有重量百分比为40%的Si、8%的Mg、1.5%的RE;(3)孕育处理:在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1%的孕育剂进行孕育处理;(4)浇注:将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注,浇注后自然冷却,即得铸态球墨铸铁。
对比例1
制备球墨铸铁孕育剂:将称取得55wt%的Si,5.5wt%的Ge,1.2wt%的Ba,1wt%Mn和余量为Fe以及不可避免的微量元素合金原料粉碎;将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化;待原料充分熔化混合后,真空冷却后粉碎成平均粒径为200~500μm即可制得球墨铸铁孕育剂。
制造球墨铸铁:(1)熔炼:在电炉中加入重量百分比为55%的生铁,30%的球铁回炉料,10%的废钢,电炉升温至1480—1500℃,将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水;(2)球化和微量合金化:向加有重量百分比为0.08%的Sn和重量百分比为1.3%的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水,进行球化处理,其中球化剂中含有重量百分比为40%的Si、8%的Mg、1.5%的RE;(3)孕育处理:在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1%的孕育剂进行孕育处理;(4)浇注:将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注,浇注后自然冷却,即得铸态球墨铸铁。
对比例2
制备球墨铸铁孕育剂:将称取得55wt%的Si,1.1wt%的Ni,1.2wt%的Ba,1wt%Mn和余量为Fe以及不可避免的微量元素合金原料粉碎;将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化;待原料充分熔化混合后,真空冷却后粉碎成平均粒径为200~500μm即可制得球墨铸铁孕育剂。
制造球墨铸铁:(1)熔炼:在电炉中加入重量百分比为55%的生铁,30%的球铁回炉料,10%的废钢,电炉升温至1480—1500℃,将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水;(2)球化和微量合金化:向加有重量百分比为0.08%的Sn和重量百分比为1.3%的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水,进行球化处理,其中球化剂中含有重量百分比为40%的Si、8%的Mg、1.5%的RE;(3)孕育处理:在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1%的孕育剂进行孕育处理;(4)浇注:将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注,浇注后自然冷却,即得球墨铸铁。
对比例3
制造球墨铸铁:(1)熔炼:在电炉中加入重量百分比为55%的生铁,30%的球铁回炉料,10%的废钢,电炉升温至1480—1500℃,将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水;(2)球化和微量合金化:向加有重量百分比为0.06—0.08%的Sn和重量百分比为1.3%的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水,进行球化处理,其中球化剂中含有重量百分比为40%的Si、8%的Mg、1.5%的RE;(3)孕育处理:在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1%的孕育剂进行孕育处理;(4)浇注:将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注,浇注后自然冷却,即得球墨铸铁。所述孕育剂为牌号FeSi70,安阳李氏实业有限公司
对比例4
制造球墨铸铁:(1)熔炼:在电炉中加入重量百分比为55%的生铁,30%的球铁回炉料,10%的废钢,电炉升温至1480—1500℃,将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水;(2)球化和微量合金化:向加有重量百分比为0.06—0.08%的Sn和重量百分比为1.3%的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水,进行球化处理,其中球化剂中含有重量百分比为40%的Si、8%的Mg、1.5%的RE;(3)孕育处理:在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1%的孕育剂进行孕育处理;(4)浇注:将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注,浇注后自然冷却,即得球墨铸铁。所述孕育剂为牌号Si70Ba5.2Ca1.5,安阳李氏实业有限公司。
测试结果:
由测试数据可见,通过本发明提供的孕育剂进行孕育处理的过的球墨铸铁,具有很好的机械强度,特别是当孕育剂中,Si、Ge、Ni按重量的比例为50:10:1时,机械强度最好,最能符合应用的要求。
Claims (6)
1.一种球墨铸铁孕育剂,其特征在于,按重量份由以下组分组成:
2.根据权利要求1所述的球墨铸铁孕育剂,其特征在于,其配方按重量百分比计包括:Si:50~55%,Ge:10~12%;Ni:0.8~1%;Ba:1.2~1.5%,Mn:0.5~1%余量为Fe以及不可避免的微量元素。
3.根据权利要求1所述的球墨铸铁孕育剂,其特征在于,其中Si、Ge、Ni按重量的比例为50:10:1。
4.如权利要求1-3中任一所述的球墨铸铁孕育剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将称取合金原料粉碎;
S2:将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化;
S3:待原料充分熔化混合后,真空冷却后粉碎成平均粒径为200~500μm即可。
5.如权利要求1-3中任一所述的球墨铸铁孕育剂在球墨铸铁中的应用。
6.根据权利要求5所述的球墨铸铁孕育剂在球墨铸铁中的应用,其特征在于,在孕育过程中球墨铸铁孕育剂的加入量为球墨铸铁总重量的0.5~1.5%。
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