CN112159922A - 一种灰铸铁的孕育剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到灰铸铁领域。是一种灰铸铁的孕育剂及其制备方法。该孕育剂的化学成分及质量百分比为：Si 38‑42%，Ca 0.8‑2.4%，Al 1.5%以下，Ba 0.8‑2.4%，Cr 9‑11%，Sb 0.03%以下，V 0.1%以下，其余为Fe。本发明孕育剂通过复合稀土硅钡钙元素加入锑元素和钒元素，在充分发挥各元素自身优势的同时，进一步通过协同作用，减少了渣眼、缩松、缩孔和气孔等缺陷，促进石墨化，能够形成细小的A型石墨，促使组织均匀，消除白口的倾向，提高铸件的敏感性，并且能够使孕育效果延长，同时削弱了片状石墨对基体的割裂作用，减少了共晶凝固期的膨胀。
Description
技术领域
本发明涉及到灰铸铁领域。是一种灰铸铁的孕育剂及其制备方法。
背景技术
灰铸铁本身具有很好的耐磨性、导热性、减震性、耐氧化性等特点，并且灰铸铁熔炼成本低，生产工艺也相对比较简单，但是其强度及韧性等力学性能方面较差。同时，在汽车零部件的刹车类零件中，汽车在运行过程中，承受巨大摩擦和热冲击作用，刹车类零件经常与其他零件摩擦，对于零件的磨损系数高，通常选用灰铸铁进行铸造，但另一方面又要保证零件的力学性能。因此，为了解决灰铸铁力学性能弱的短板，通常是通过添加合金及改善孕育剂的制备方法，从而提高灰铸铁的力学性能。
本发明主要是通过发明一种新型孕育剂的制备方法，为控制铸件的铸态组织，使其达到所要求的力学性能，加工性能和使用性能，将某些物质少量地加入铁水中，通过影响其生核过程以改变凝固特性从而细化组织减少白口，增加致密性，增强灰铸铁的力学性能，促进A型石墨的形成并细化石墨，改善加工性能，提高机械性能，减少断面敏感性，提高其稳定性和精度。
发明内容
本发明的目的是要提供一种灰铸铁的孕育剂及其制备方法。
本发明的技术方案是：一种灰铸铁的孕育剂及其制备方法，该孕育剂的化学成分及质量百分比为：Si 38-42%，Ca 0.8-2.4%，Al 1.5%以下，Ba 0.8-2.4%，Cr 9-11%，Sb0.03%以下，V 0.1%以下，其余为Fe。
其中，Sb元素在铸铁中是一种低熔点的表面活性物质（熔点630℃），Sb与铁的润湿性良好。可以改善石墨的圆整度，促进珠光体的形成并细化珠光体，减少白口，抑制渗碳体，促进石墨。
加入V元素的优点是使石墨的细小并促进珠光体的形成，加入量一般在0.1%以下，因为该元素加入过多会导致白口。
具体地，所述的硅元素、钡元素和钙元素，来源于硅钡钙合金，其中，硅含量40-43%，钙元素1-2.5%，钡元素0.9-2.6%。
所述的锑元素来源于金属锑。
所述的钒元素来源于金属钒。
所述的铝元素来源于金属铝。
所述的铬元素来源于金属铬。
所述的铁来源于废钢。
本发明进一步提供上述铸铁在孕育剂中添加一定量的锑元素和钒元素的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照比例称取硅钡钙合金、金属锑、金属铝、金属铬和金属钒，并破碎成小块；
（2）将破碎的原料进行熔炼，熔炼温度为1480-1520℃，时间为25-35min，同时，在熔炼过程需不断地进行搅拌，使原料充分的混合；
（3）熔炼结束后，将熔炼完成的料浆浇注至充有惰性保护气体的水冷模型中；
(4)冷却完成后，对冷却的铸锭破碎制粒即可。
有益效果：
本发明孕育剂通过复合稀土硅钡钙元素加入锑元素和钒元素，在充分发挥各元素自身优势的同时，进一步通过协同作用，减少了渣眼、缩松、缩孔和气孔等缺陷，促进石墨化，能够形成细小的A型石墨，促使组织均匀，消除白口的倾向，提高铸件的敏感性，并且能够使孕育效果延长，同时削弱了片状石墨对基体的割裂作用，减少了共晶凝固期的膨胀。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。
实施例1
该铸铁采用的是稀土硅钡钙孕育剂，所述的稀土元素为锑元素和钒元素，其化学成分重量的百分比如下：Si 38%，Ca 0.8%，Al 1%，Ba 0.8%，Cr 9%，Sb 0.009%，V 0.006%，其余为铁。其中，硅钡钙选自合金，铝选自金属铝，铬选自金属铬，锑选自金属锑，钒选自金属钒，铁选自废钢。
按照上述化学成分的配比称取硅钡钙合金、金属铝、金属铬、金属锑和金属钒等原料，并将其破碎成小块，放入电炉中进行熔炼，熔炼的温度1480-1520℃，时间为25-35min；在原料熔炼过程中还需不断地进行搅拌，使原料能够充分的融合；熔炼结束后，将熔炼好的料浆浇注至充有惰性保护气体的水冷模型中；冷却后，破碎铸锭制粒即可。
实施例2
该铸铁采用的是稀土硅钡钙孕育剂，所述的稀土元素为锑元素和钒元素，其化学成分重量的百分比如下：Si 40%，Ca 2.2%，Al 1.2%，Ba 2.2%，Cr 10%，Sb 0.01%，V 0.008%，其余为铁。其中，硅钡钙选自合金，铝选自金属铝，铬选自金属铬，锑选自金属锑，钒选自金属钒，铁选自废钢。
按照上述化学成分的配比称取硅钡钙合金、金属铝、金属铬、金属锑和金属钒等原料，并将其破碎成小块，放入电炉中进行熔炼，熔炼的温度1480-1520℃，时间为25-35min；在原料熔炼过程中还需不断地进行搅拌，使原料能够充分的融合；熔炼结束后，将熔炼好的料浆浇注至充有惰性保护气体的水冷模型中；冷却后，破碎铸锭制粒即可。
实施例3
该铸铁采用的是稀土硅钡钙孕育剂，所述的稀土元素为锑元素和钒元素，其化学成分重量的百分比如下：Si 42%，Ca 2.4%，Al 1.4%，Ba 2.4%，Cr 11%，Sb 0.02%，V 0.009%，其余为铁。其中，硅钡钙选自合金，铝选自金属铝，铬选自金属铬，锑选自金属锑，钒选自金属钒，铁选自废钢。
按照上述化学成分的配比称取硅钡钙合金、金属铝、金属铬、金属锑和金属钒等原料，并将其破碎成小块，放入电炉中进行熔炼，熔炼的温度1480-1520℃，时间为25-35min；在原料熔炼过程中还需不断地进行搅拌，使原料能够充分的融合；熔炼结束后，将熔炼好的料浆浇注至充有惰性保护气体的水冷模型中；冷却后，破碎铸锭制粒即可。
实施例4
将实施例1-3产品用于铸铁生产中，生产出的铸铁与常规工艺（不加孕育剂）生产的铸铁相比，促进石墨化，能够形成细小的A型石墨，增强了灰铸铁的力学性能，减少白口倾向，减少了共晶凝固期的膨胀，同时，降低过冷倾向。
表一
| 项目 | 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 现有常规工艺 |
| 珠光体含量 % | 95.6 | 96.1 | 97.3 | 88 |
| 三角白口深度mm | 0 | 0 | 0 | 2 |
| 抗拉强度MPa | 250 | 253 | 256 | 230 |
| 硬度HB | 189 | 195 | 197 | 170 |
本发明提供了一种新型灰铸铁孕育剂及制备方法的思路和方法，以上是本发明的最佳具体实施方式，但并不限于此，具体实现该技术方法和途径很多，应当指出，任何熟悉本技术领域的技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，根据本发明的技术方案及方明构思加以改进和润饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种灰铸铁的孕育剂及其制备方法，该孕育剂的化学成分及质量百分比为：Si 38-42%，Ca 0.8-2.4%，Al 1.5%以下，Ba 0.8-2.4%，Cr 9-11%，Sb 0.03%以下，V 0.1%以下，其余为Fe；
其中，Sb元素在铸铁中是一种低熔点的表面活性物质（熔点630℃），Sb与铁的润湿性良好；可以改善石墨的圆整度，促进珠光体的形成并细化珠光体，减少白口，抑制渗碳体，促进石墨；
加入V元素的优点是使石墨的细小并促进珠光体的形成，加入量一般在0.1%以下，因为该元素加入过多会导致白口；
具体地，所述的硅元素、钡元素和钙元素，来源于硅钡钙合金，其中，硅含量40-43%，钙元素1-2.5%，钡元素0.9-2.6%；
所述的锑元素来源于金属锑；
所述的钒元素来源于金属钒；
所述的铝元素来源于金属铝；
所述的铬元素来源于金属铬；
所述的铁来源于废钢；
本发明进一步提供上述铸铁在孕育剂中添加一定量的锑元素和钒元素的制备方法，包括如下步骤：
按照比例称取硅钡钙合金、金属锑、金属铝、金属铬和金属钒，并破碎成小块；
将破碎的原料进行熔炼，熔炼温度为1480-1520℃，时间为25-35min，同时，在熔炼过程需不断地进行搅拌，使原料充分的混合；
熔炼结束后，将熔炼完成的料浆浇注至充有惰性保护气体的水冷模型中；
冷却完成后，对冷却的铸锭破碎制粒即可。
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