CN113699300A - 一种球墨铸铁飞轮壳用孕育剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种球墨铸铁飞轮壳用孕育剂及其制备方法，该孕育剂的组成及质量百分比为：40～80％的硅，0.2～5％的铌，0.2～5％的钇，余量为铁，铌能与铁液中的碳形成NbC，作为异质核心促进石墨球的析出；Y具有脱氧、净化铁水、提高抗球化衰退的作用，同时还有中和反球化元素Sb、Bi等的反球化作用，从而增加石墨球粒数和球化率。该孕育剂制备方法为：将配好后的各原料在1500℃充分混合后烧结成块，然后置于球磨机中球磨30～60分钟，粉碎成平均粒径为400～600μm的孕育剂，浇注时，将质量分数为0.2～2％的孕育剂加入铁液中进行随流孕育，该孕育剂孕育效果好，析出的石墨球粒径小、分布均匀，获得的球墨铸铁飞轮壳硬度均匀、切削加工性好。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种球墨铸铁飞轮壳用孕育剂及其制备方法。
背景技术
球墨铸铁是一种高强度铸铁材料，具有优异的性能，广泛应用于各行各业，新世纪以来，随着技术的发展和工业的进步，球墨铸铁铸件的性能要求也逐渐提高，如何提高球墨铸铁铸件质量再一次引起了科研工作者的兴趣，目前提高球墨铸铁性能的方法主要有孕育处理，热处理和合金化，孕育处理是通过增加熔体中的形核位点，从而细化球墨铸铁组织，减少偏析，提高铸件的力学性能和加工性能，这种方法具有见效快、成本低、实验次数少等优点，也是提升球墨铸铁质量最常用的方法。
由于孕育的具体过程和机理十分复杂，孕育剂在不同成分的球墨铸铁中发挥的作用也不相同，因此对孕育剂的改良研究也深受各大厂家关注，目前很多厂家仍在使用最常见的75SiFe粉作为孕育剂，但这种孕育剂孕育效果不稳定，孕育衰退快，实际孕育效果并不理想。
在铸件性能要求日益提高的今天，在进行高性能球墨铸铁飞轮壳的生产时，由于75SiFe粉孕育效果差，孕育剂的分散性不稳定，导致铸件性能不均匀，部分区域硬度偏高，不利于后续的机械加工，急需一种新型的高效稳定孕育剂，同时满足高性能球墨铸铁飞轮壳的力学性能和加工性能要求。
发明内容
本发明的目的在于克服75SiFe孕育衰退快，效果不稳定、偏析严重、球化效果差且含碳量和硬度偏高的问题，提供一种适用于球墨铸铁飞轮壳生产且孕育效果好、孕育衰退慢、利于提高组织均匀性的新型孕育剂，满足飞轮壳的性能要求，同时适用于其他高品质球墨铸铁件的生产。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种球墨铸铁飞轮壳用孕育剂及其制备方法，所述球墨铸铁用孕育剂的重量为100％，所述球墨铸铁用孕育剂由40～80％的硅，0.2～5％的铌，0.2～5％的钇，余量为铁混合制备而成。
上面所述的用于球墨铸铁孕育剂，原料组成成分按重量百分比优选为：60～80％的硅，0.2～5％的铌，0.2～3％的钇，余量为铁混合制备而成。
上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的制备方法，如下具体步骤：
S1、将各原料烘干后按配比进行称取；
S2、将称取好的原料在1500℃充分混合后烧结；
S3、将烧结后的孕育剂加入到球磨机中球磨混合30～60分钟，粉碎成平均粒径为400～600μm左右的粉料；
S4、经过质量检验合格后密封包装备用。
上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的使用方法，包括如下具体步骤：
S1、将孕育剂进行烘干处理；
S2、待铁液熔化后，出炉温度为1500～1520℃，并进行球化处理；
S3、将质量分数为0.2～2％的孕育剂加入铁液中进行随流孕育；
S4、铁液浇注温度控制在1350～1380℃，进行浇注。
本发明具有以下有益效果：
1、发明以粒状75SiFe合金作为孕育剂的基体部分，75SiFe本身就具有一定的孕育能力，而且是活性元素的良好载体，同时，在熔体中的分散性好，能够将形核质点充分地分散到熔体中，强化其他合金元素的孕育作用。
2、本发明中添加的Si通常存在于铸铁合金中，是铸铁中的石墨稳定元素，Si偏析于奥氏体晶内并富集于球状石墨处，使该处的奥氏体转变温度区间扩大，促进铁素体形成，迫使碳从熔体中析出而形成石墨球，增加熔体中的石墨球数，从而得到球墨铸铁，而且Si固溶强化铁素体，提高基体强度，随着Si含量的增加，球墨铸铁的抗拉强度和屈服强度也升高。
3、本发明中添加的铌能够与铁液中的碳形成NbC，作为异质形核的核心促进石墨球的析出。
4、Y能够增加球墨铸铁中的石墨球粒数和球化率，而且具有脱氧、净化铁水、提高抗球化衰退的作用，同时还有中和反球化元素Sb、Bi等的反球化作用，但Y含量过多时会形成粗大的石墨，所以稀土元素的选择要适量。
附图说明
图1为实施例1使用75SiFe生产的球墨铸铁飞轮壳显微组织图；
图2为实施例1使用新型孕育剂生产的球墨铸铁飞轮壳显微组织图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
本发明中用于球墨铸铁孕育剂包含以下重量百分比的组分：70％的硅，2％铌，0.5％的钇，余下为Fe。
上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的制备方法，包括如下具体步骤：
S1、将各原料烘干后按配比进行称取；
S2、将称取好的原料在1500℃充分混合后烧结；
S3、将烧结后的孕育剂加入到球磨机中球磨混合60分钟，粉碎成平均粒径为500μm左右的粉料；
S4、经过质量检验合格后密封包装备用。
上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的使用方法，包括如下具体步骤：
S1、将孕育剂进行烘干处理；
S2、待铁液熔化后，出炉温度为1500℃，并进行球化处理；
S3、将质量分数为0.5％的孕育剂加入熔体中进行随流孕育；
S4、铁液浇注温度控制在1350℃，进行飞轮壳浇注。
该球墨铸铁孕育剂的使用效果如下表：
| 75SiFe | 新型孕育剂 | |
| HB | 199 | 178 |
| 球化级别 | 4 | 2 |
| 碳化物 | 5％ | 1.8％ |
| 切削性能 | 一般 | 好 |
由附图1和附图2可知，相较于75SiFe孕育剂，使用新型孕育剂生产的球墨铸铁飞轮壳石墨球平均尺寸更小，粒数更多，同时石墨球的圆整度也更好，充分说明了新型孕育剂对球墨铸铁组织的显著优化作用。
实施例2：
本发明中用于球墨铸铁孕育剂包含以下重量百分比的组分：65％的硅，1％的铌，0.2％的钇，余下为Fe。
上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的制备方法，包括如下具体步骤：
S1、将各原料烘干后按配比进行称取；
S2、将称取好的原料在1500℃充分混合后烧结；
S3、将烧结后的孕育剂加入到球磨机中球磨混合30分钟，粉碎成平均粒径为400μm左右的粉料；
S4、经过质量检验合格后密封包装备用。
上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的使用方法，包括如下具体步骤：
S1、将孕育剂进行烘干处理；
S2、待铁液熔化后，出炉温度为1520℃，并进行球化处理；
S3、将质量分数为1.5％的孕育剂加入熔体中进行随流孕育；
S4、铁液浇注温度控制在1380℃，进行飞轮壳浇注。
该球墨铸铁孕育剂的使用效果如下表：
| 75SiFe | 新型孕育剂 | |
| HB | 199 | 175 |
| 球化级别 | 4 | 3 |
| 碳化物 | 5％ | 2％ |
| 切削性能 | 一般 | 好 |
实施例3：
本发明中用于球墨铸铁孕育剂包含以下重量百分比的组分：60％的硅，3％铌，0.5％的钇，余下为Fe。
上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的制备方法，包括如下具体步骤：
S1、将各原料烘干后按配比进行称取；
S2、将称取好的原料在1500℃充分混合后烧结；
S3、将烧结后的孕育剂加入到球磨机中球磨混合60分钟，粉碎成平均粒径为600μm左右的粉料；
S4、经过质量检验合格后密封包装备用。
上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的使用方法，包括如下具体步骤：
S1、将孕育剂进行烘干处理；
S2、待铁液熔化后，出炉温度为1510℃，并进行球化处理；
S3、将质量分数为2％的孕育剂加入熔体中进行随流孕育；
S4、铁液浇注温度控制在1370℃，进行飞轮壳浇注。
该球墨铸铁孕育剂的使用效果如下表：
| 75SiFe | 新型孕育剂 | |
| HB | 199 | 173 |
| 球化级别 | 4 | 2 |
| 碳化物 | 5％ | 2.6％ |
| 切削性能 | 一般 | 好 |
实施例4：
本发明中用于球墨铸铁孕育剂包含以下重量百分比的组分：60％的硅，1.5％的铌，0.2％的钇，余下为Fe。
上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的制备方法，包括如下具体步骤：
S1、将各原料烘干后按配比进行称取；
S2、将称取好的原料在1500℃充分混合后烧结；
S3、将烧结后的孕育剂加入到球磨机中球磨混合30分钟，粉碎成平均粒径为500μm左右的粉料；
S4、经过质量检验合格后密封包装备用。
上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的使用方法，包括如下具体步骤：
S1、将孕育剂进行烘干处理；
S2、待铁液熔化后，出炉温度为1520℃，并进行球化处理；
S3、将质量分数为1％的孕育剂加入熔体中进行随流孕育；
S4、铁液浇注温度控制在1350℃，进行飞轮壳浇注。
该球墨铸铁孕育剂的使用效果如下表：
| 75SiFe | 新型孕育剂 | |
| HB | 199 | 176 |
| 球化级别 | 4 | 2 |
| 碳化物 | 5％ | 1.9％ |
| 切削性能 | 一般 | 好 |
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种球墨铸铁飞轮壳用孕育剂及其制备方法，其特征在于：所述球墨铸铁用孕育剂的重量为100％，以所述球墨铸铁用孕育剂由40～80％的硅，0.2～5％的铌，0.2～5％的钇，余量为铁混合制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁飞轮壳用孕育剂及其制备方法，其特征在于：所述的用于球墨铸铁孕育剂，原料组成成分按重量百分比优选为：60～80％的硅，0.2～5％的铌，0.2～3％的钇，余量为铁混合制备而成。
3.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁飞轮壳用孕育剂及其制备方法，其特征在于：所述的用于球墨铸铁孕育剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将各原料烘干后按配比进行称取；
S2、将称取好的原料加入到球磨机中球磨混合30～60分钟；
S3、经过质量检验合格后密封包装备用。
4.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁飞轮壳用孕育剂及其制备方法，其特征在于：所述的用于球墨铸铁孕育剂的使用方法，包括如下具体步骤：
S1、将孕育剂进行烘干处理；
S2、待铁液熔化后，出炉温度为1500～1520℃，并进行球化处理；
S3、将质量分数为0.2～2％的孕育剂加入熔体中进行随流孕育；
S4、铁液浇注温度控制在1350～1380℃，进行飞轮壳浇注，完成整个过程。
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