CN115216585B - 一种细化cadi磨球石墨球粒径的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种细化CADI磨球石墨球粒径的工艺方法，包括如下步骤：将铁水浇铸至浇包，进行喂线球化孕育处理，然后加入二次孕育剂进行二次孕育处理，再冷却、打磨、清砂制得球墨铸铁铸态磨球；然后热处理得到CADI磨球，其中，二次孕育剂为被铁粉包覆的纳米CeO2颗粒和纳米硅颗粒。本发明制得的CADI磨球，球化率高，石墨球小，机械性能好。

Description

一种细化CADI磨球石墨球粒径的工艺方法
技术领域
本发明涉及CADI磨球技术领域，尤其涉及一种细化CADI磨球石墨球粒径的工艺方法。
背景技术
CADI磨球又称作含碳化物等温淬火球墨铸铁磨球，是球墨铸铁经等温淬火热处理得到的一种以奥铁体+碳化物为主要基体的强度高、塑韧性好的铸造合金磨球。除等温淬火热处理工艺影响外，其石墨球化率好坏，直接影响着CADI磨球的质量。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种细化CADI磨球石墨球粒径的工艺方法，本发明制得的CADI磨球，球化率高，石墨球小，机械性能好。
本发明提出了一种细化CADI磨球石墨球粒径的工艺方法，包括如下步骤：将铁水浇铸至浇包，进行喂线球化孕育处理，然后加入二次孕育剂进行二次孕育处理，再冷却、打磨、清砂制得球墨铸铁铸态磨球；然后热处理得到CADI磨球，其中，二次孕育剂为被铁粉包覆的纳米CeO2颗粒和纳米硅颗粒。
优选地，二次孕育剂中，纳米CeO2颗粒含量为25-30wt％、纳米硅颗粒的含量为52-56wt％。
优选地，二次孕育剂的粒径为2-4mm。
优选地，铁水和二次孕育剂的重量比为100:0.1-0.3。
优选地，喂线球化孕育处理时，球化包芯线的原料按照重量百分比包括：Mg：29.0-31.0％、RE：1.5-2.5％、Ca：2.0-3.0％、Si＜48.0％、Al＜1.0％、Ti≤0.3％，余量为Fe。
优选地，喂线球化孕育处理时，孕育包芯线的原料按照重量百分比包括：Ca：2.5-3.5％、Ba：2-4％、Si＞68％、Al＜1.0％、余量为Fe，其中各原料的重量百分比总和为100％。
优选地，球化包芯线、孕育包芯线的直径均为10-15mm。
优选地，喂线球化孕育处理时，每1吨铁水，球化包芯线用量为15-20m，孕育包芯线用量为20-30m。
优选地，浇铸温度为1380-1400℃；喂线球化孕育处理的温度为1420-1450℃。
优选地，热处理工艺为：于900-920℃保温2.5-3.5h，于240-250℃盐浴等温淬火3-4h，然后冷却至室温得到CADI磨球。
上述盐浴为硝酸盐；所述盐浴可以为硝酸钾、硝酸钠和亚硝酸钠的混合物的盐浴；硝酸钾、硝酸钠和亚硝酸钠的重量比为2:1:1。
上述铁水的原料按重量百分比包括：C：3.6-3.7％、Si：2.7-3.0％、Mn：2.0-2.5％、Cr：0.5-0.7％、Cu：0.2-0.3％、Re：0.01-0.02％、P≤0.05％、S≤0.03％、余量为Fe。
有益效果：
本发明采用被铁粉包覆的纳米CeO2颗粒和纳米硅颗粒作为二次孕育剂，可以增加石墨形核率，从而增加石墨个数，降低了石墨球的粒径；并且采用被铁粉包覆的纳米CeO2颗粒和纳米硅颗粒作为二次孕育剂，可以延缓石墨球长大及球化衰退，降低石墨球的粒径，提高石墨球化率；选用适宜配方球化包芯线、孕育包芯线进行喂线球化孕育处理，并与二次孕育剂配合可以进一步提高CADI磨球的球化率；选用适宜的热处理工艺，可以使CADI磨球组织中含有较高的残余奥氏体和碳含量，提高CADI磨球机械性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种细化CADI磨球石墨球粒径的工艺方法，包括如下步骤：
按照重量百分比：C：3.6％、Si：3.0％、Mn：2.0％、Cr：0.7％、Cu：0.2％、Re：0.02％、P≤0.05％、S≤0.03％、余量为Fe配料并熔炼得到铁水；
于1380℃将铁水浇铸至浇包，于1420℃进行喂线球化孕育处理，其中，球化包芯线、孕育包芯线的直径均为15mm；每1吨铁水，球化包芯线用量为15m，孕育包芯线用量为20m；
喂线球化孕育处理时，球化包芯线的原料按照重量百分比包括：Mg：29.0％、RE：2.5％、Ca：2.0％、Si＜48.0％、Al＜1.0％、Ti≤0.3％，余量为Fe；
喂线球化孕育处理时，孕育包芯线的原料按照重量百分比包括：Ca：2.5％、Ba：4％、Si：69％、Al＜1.0％、余量为Fe；
然后加入粒径为2mm的二次孕育剂进行二次孕育处理，再冷却至室温、打磨、清砂制得球墨铸铁铸态磨球；其中，孕育剂为被铁粉包覆的纳米CeO2颗粒和纳米硅颗粒，纳米CeO2颗粒含量为25wt％、纳米硅颗粒的含量为56wt％；铁水和二次孕育剂的重量比为100:0.1；
取球墨铸铁铸态磨球于920℃保温1.5h，于250℃盐浴(盐浴为硝酸钾、硝酸钠和亚硝酸钠按重量比2:1:1组成的混合盐浴)等温淬火1.5h，然后冷却至室温得到CADI磨球。
实施例2
一种细化CADI磨球石墨球粒径的工艺方法，包括如下步骤：
按照重量百分比：C：3.7％、Si：2.7％、Mn：2.5％、Cr：0.5％、Cu：0.3％、Re：0.01％、P≤0.05％、S≤0.03％、余量为Fe配料并熔炼得到铁水；
于1400℃将铁水浇铸至浇包，于1450℃进行喂线球化孕育处理，其中，球化包芯线、孕育包芯线的直径均为10mm；每1吨铁水，球化包芯线用量为20m，孕育包芯线用量为30m；
喂线球化孕育处理时，球化包芯线的原料按照重量百分比包括：Mg：31.0％、RE：1.5％、Ca：3.0％、Si＜48.0％、Al＜1.0％、Ti≤0.3％，余量为Fe；
喂线球化孕育处理时，孕育包芯线的原料按照重量百分比包括：Ca：3.5％、Ba：2％、Si：70％、Al＜1.0％、余量为Fe；
然后加入粒径为4mm的二次孕育剂进行二次孕育处理，再冷却至室温、打磨、清砂制得球墨铸铁铸态磨球；其中，孕育剂为被铁粉包覆的纳米CeO2颗粒和纳米硅颗粒，纳米CeO2颗粒含量为30wt％、纳米硅颗粒的含量为52wt％；铁水和二次孕育剂的重量比为100:0.3；
取球墨铸铁铸态磨球于900℃保温2h，于240℃盐浴(盐浴为硝酸钾、硝酸钠和亚硝酸钠按重量比2:1:1组成的混合盐浴)等温淬火2h，然后冷却至室温得到CADI磨球。
实施例3
一种细化CADI磨球石墨球粒径的工艺方法，包括如下步骤：
按照重量百分比：C：3.65％、Si：2.8％、Mn：2.2％、Cr：0.6％、Cu：0.25％、Re：0.015％、P≤0.05％、S≤0.03％、余量为Fe配料并熔炼得到铁水；
于1390℃将铁水浇铸至浇包，于1430℃进行喂线球化孕育处理，其中，球化包芯线、孕育包芯线的直径均为13mm；每1吨铁水，球化包芯线用量为18m，孕育包芯线用量为25m；
喂线球化孕育处理时，球化包芯线的原料按照重量百分比包括：Mg：30％、RE：2％、Ca：2.5％、Si＜48.0％、Al＜1.0％、Ti≤0.3％，余量为Fe；
优选地，喂线球化孕育处理时，孕育包芯线的原料按照重量百分比包括：Ca：3％、Ba：3％、Si：70％、Al＜1.0％、余量为Fe；
然后加入粒径为3mm的二次孕育剂进行二次孕育处理，再冷却至室温、打磨、清砂制得球墨铸铁铸态磨球；其中，孕育剂为被铁粉包覆的纳米CeO2颗粒和纳米硅颗粒，纳米CeO2颗粒含量为27wt％、纳米硅颗粒的含量为54wt％；铁水和二次孕育剂的重量比为100:0.2；
取球墨铸铁铸态磨球于910℃保温1.8h，于245℃盐浴(盐浴为硝酸钾、硝酸钠和亚硝酸钠按重量比2:1:1组成的混合盐浴)等温淬火1.8h，然后冷却至室温得到CADI磨球。
对比例1
将孕育剂替换成“孕育剂为被铁粉包覆的纳米CeO2颗粒，纳米CeO2颗粒含量为27wt％”，其他同实施例3。
对比例2
将孕育剂替换成“孕育剂为被铁粉包覆的纳米硅颗粒，纳米硅颗粒的含量为54wt％”，其他同实施例3。
对比例3
将孕育剂替换成“75FeSi孕育剂”，其他同实施例3。
检测实施例1-3和对比例1-3所得CADI磨球(直径均为100mm)的性能，结果如表1所示。按照GB/T9441-2009《球墨铸铁金相检验》统计球化率和石墨球大小等级。
表1检测结果
由上表可以看出，本发明制得的CADI磨球，球化率高，石墨球小，机械性能好。
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)

1.一种细化CADI磨球石墨球粒径的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：将铁水浇铸至浇包，进行喂线球化孕育处理，然后加入二次孕育剂进行二次孕育处理，再冷却、打磨、清砂制得球墨铸铁铸态磨球；然后热处理得到CADI磨球，其中，二次孕育剂为被铁粉包覆的纳米CeO2颗粒和纳米硅颗粒；
其中，二次孕育剂中，纳米CeO2颗粒含量为25-30wt%、纳米硅颗粒的含量为52-56wt%；
铁水和二次孕育剂的重量比为100:0.1-0.3；
喂线球化孕育处理时，球化包芯线的原料按照重量百分比包括：Mg：29.0-31.0%、RE：1.5-2.5%、Ca：2.0-3.0%、Si＜48.0%、Al＜1.0%、Ti≤0.3%，余量为Fe；
喂线球化孕育处理时，孕育包芯线的原料按照重量百分比包括： Ca：2.5-3.5%、Ba：2-4%、Si＞68%、Al＜1.0%、余量为Fe，其中各原料的重量百分比总和为100%；
浇铸温度为1380-1400℃；喂线球化孕育处理的温度为1420-1450℃；
热处理工艺为：于900-920℃保温2.5-3.5h，于240-250℃盐浴等温淬火3-4h，然后冷却至室温得到CADI磨球。
2.根据权利要求1所述细化CADI磨球石墨球粒径的工艺方法，其特征在于，二次孕育剂的粒径为2-4mm。
3.根据权利要求1或2所述细化CADI磨球石墨球粒径的工艺方法，其特征在于，球化包芯线、孕育包芯线的直径均为10-15mm。
4.根据权利要求1或2所述细化CADI磨球石墨球粒径的工艺方法，其特征在于，喂线球化孕育处理时，每1吨铁水，球化包芯线用量为15-20m，孕育包芯线用量为20-30m。
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球墨铸铁的球化与孕育处理工艺;王峰;严增男;;现代铸铁(04);全文 *

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