CN1153838C

CN1153838C - 金属强化剂

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Publication number: CN1153838C
Application number: CNB991226267A
Authority: CN
Inventors: 温学东; 张礼明; 崔国富; 王井深; 王树勋; 李旌源
Original assignee: CHAOYANG INTERMEDIATE ALLOY FACTORY
Current assignee: Wang Shuxun; Wen Xuedong
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2004-06-16
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: CN1257935A

Abstract

一种金属强化剂，属中间合金，它含有大量细小弥散分布的TiAl、TiC、TiB₂、TiCu、四种形核质点。这种强化剂的主要组份是Ti、C、B、Cu、Al；产品形状为粉状、粒状、铸块状；颜色为灰白、微黄、暗黄，主要用于铁基合金、钢基合金，有色金属合金的熔铸，具有抑制合金偏折，脱氧去气、排除夹渣，细化晶粒、强化基体的特点。

Description

金属强化剂

本发明属于有色合金、黑色合金、特殊合金的冶炼制造技术领域，主要是一种用于合金熔铸的金属强化剂。

目前，冶金行业强化金属基体的添加剂，较为常见的是单一使用的稀土、钒、钛、铌等，使用中间合金并不多见。使用单一金属添加剂，对抑制合金偏折、脱氧去气、减少夹杂物、晶粒细化、强化基体等不很理想。

本发明的目的就是为了克服现有技术的不足而提供一种金属强化剂。

本发明的目的可以通过以下措施来实现：

这种强化剂由多种金属、非金属组成，属中间合金，它含有大量细小弥散分布的TiAl₃(铝钛)、TiC(碳钛)、TiB₂(硼钛)、TiCu(铜钛)、四种形核质点，产品形状分为粉状、粒状、铸块状，它的颜色分为灰白、微黄、暗黄。这种强化剂可用于铁基合金、钢基合金和有色金属的熔铸。

本发明的目的还可以通过以下措施来实现：

强化剂的基本组份和含量

Ti(钛)3-18％、C(碳)0.1-1.4％、B(硼)0.1-1.2％、Cu(铜)0.1-3.0％，余量为铝。

用于铁基合金熔铸的组份和含量

Fe(铁)8-15％、Ti(钛)3-18％、C(碳)0.1-1.4％、B(硼)0.1-1.2％，Cu(铜)0.1-3.0％，余量为铝。

0.1-1.2％，Cu(铜)0.1-3.0％，余量为铝。

用于蠕墨铸铁熔铸的组份和含量

Cu(铜)0.1-3.0％、C(碳)0.1-1.4％、Ti(钛)3-18％、B(硼)0.1-1.2％、Si1.0-1.5％，余量为铝。

用于球墨铸铁熔铸的组份和含量

Cu(铜)0.1-3.0％、Ti(钛)3-18％、C(碳)0.1-1.4％、B(硼)0.1-1.2％、Si(硅)3.0-12％，余量为铝。

用于铜基合金、铝基合金熔铸的组份和含量

Cu(铜)0.1-3.0％、Ti(钛)3-18％、C(碳)0.1-1.4％、B(硼)0.1-1.2％，余量为铝。

用于钢基合金熔铸的组份和含量

Cu(铜)0.1-3％、C(碳)0.1-1.4％、Ti(钛)3-18％、B(硼)0.1-1.2％、Mo(钼)0.04-0.1％，余量为铝。

生产强化剂的方法是使用中频感应电炉或中频感应真空炉，采用常规方法按配比经冶炼合成，浇注成型。

本发明主要性能是抑制合金偏折，脱氧去气效果好，减少合金的夹杂物，晶粒细化，强化基体，获得低合金，微合金高强度的效果。在金属熔铸中加入适量的强化剂，可使金属材料的晶粒结构、基体发生明显变化，并有相的改变，增加金属材料的耐磨和抗冲击韧性及所要求的其它力学性能指标，起调质作用。

在铁基合金熔铸中应用金属强化剂，如在低铬合金铸球内加入适量的强化剂，可降低8-10倍的铬的加入量仍能达到或超过国家铬球标准，具有内应力减弱，不须进行回火处理。

在生产蠕墨铸铁中应用金属强化剂，其特点是稳定、长效、操作方便，蠕墨铸铁是集有球墨铸铁与灰口高强度铸铁两种铸铁的优点，因区间太窄，很难获得，因此我国尚无此类标准，使用金属强化剂，即可获得稳定的蠕墨铸铁。

在生产球墨铸铁中，应用金属强化剂是替代稀土镁合金的理想产品，该产品具有稀土镁合金的效果，而无稀土镁合金的弊端，可以去除一族新的稀土加夹杂物而对原来的MnS夹杂物有大量的减少。且长效(大于5分钟)、稳定，易操作而不增加成本。

在铜基合金，铝基合金熔铸中应用强化剂，其特点是：去除夹杂物，净化溶液抑制合金偏析、细化晶粒、强化工件力学性能提高工件的加工利用率和产成品率。

在钢基合金熔铸中应用金属强化剂，其特点：去除夹渣、细化晶粒、抑制合金偏析、强化基体，尤其是对特殊钢的六种夹杂物，有明显减少的效果。

实施例一

利用本发明中铁基合金熔铸金属强化剂进行铬合金铸球试验，试验目的，低合金高强度。

试验工厂：国建新材合金厂

试验设备：0.25T中频电炉

试验炉次：18炉次

检测项目：化学成份C、Si、Cy、Mn、S、P

金相硬度冲击韧性

实施：将铬合金球所需的金属材料按比例投入炉中升温，将铬的加入量降低10倍，加65％含量的铬2％，当溶液在1300-1400℃加入金属强化剂2‰当炉温达1500℃时开始降温，降至1300℃出炉，1250℃浇入金属复合模具成球，开模检测。结果如下：

C2.89％ Si1.56％Mn1.75％ Cy1.19％ S≥0.09 P≥0.06

金相共晶碳化物[(Cy.Fe)₇C₃]加回火马氏体

硬度：内外硬度一致共做15个点，均在51-52洛氏硬度，冲击韧性为aK＞5T/cm²

主要特点：内外硬度差只差1°，无任何铸造缺陷，而且比重增大(φ100球比同类产品重200克)。

实施例二

利用本发明中蠕墨铸铁和球墨铸铁熔铸金属强化剂进行蠕墨、球墨铸铁的试验。

试验目的：替代稀土镁合金而获得蠕、球墨铸铁。

试验厂：朝阳县农机修造一厂、四厂、喀左管件厂

设备：0.75T中频电炉、2吨冲天炉。

试验炉次：四厂三次，其它厂各一次。

基础母料200灰铸

检测项目：金相抗拉抗弯硬度化学成份

实施：母料投炉熔炼。在1300℃时出炉在包内加TP金属强化剂(粉状)

(1)农机四厂200ky铁液加强化剂400克

(2)农机一厂200ky铁液加强化剂1400克

(3)喀左管件厂50ky铁液加强化剂500克

每组浇三角试样各三个。

孕育反映良好、平稳、流动性好。

检测结果：

1组金相，蠕墨，珠光体95％硬度HB260

抗拉25 抗弯50

化学成份：C3.25 Mn1.59 Si1.79 S0.09 P0.0155

2组金相球墨2级球光体80、硬度HB258

抗拉 26 抗弯 52

化学成份：C3.1 Mn1.6 Si1.66 S0.07 P0.17

3组与2组相同

通过试验得知，生产蠕墨铸铁和球墨铸铁，金属强化剂完全可替代稀土镁合金，同时可以去除一族新的稀土加杂物，而对原来的MnS的夹物有大量的减少。

实施例三

利用本发明中铜基合金、铝基合金熔铸的金属强化剂做铜基合金

试验：

试验厂：朝阳铜套厂

产品牌号：锡青铜5-5-5，产品用户：大连齿轮箱厂铜套

试验设备：焦炭Simg 300kg

试温溶化1250℃浇注1080℃

浇注方式：真空吸铸，每炉160支左右。

试验方法：原材质不变，加入1‰金属强化剂(块状)，加入方法溶清后加入，过热后出炉，稳定不减温。

试验目的：脱氧去气，细化晶粒，去除夹杂，抑制合金偏析，强化基体。

试验结果：①原每吸铸一次打一次渣，后期每吸三次打一次渣，加入本发明强化剂后一次造渣，扒清后再不用打渣，一次性吸铸完毕。②原吸铸每根在顶部40-50mn有气孔或铜灰夹杂物，加入强化剂后可以一直吸到棒顶部，无上述缺陷，每支可多加工出一个小铜套。细化晶粒，每个小铜套，增重3-5克。④锡、铝、锌回收率高，抑制了烧损(对该厂原材质与加入本发明强化剂的试棒分别作了化学成份分析而证明)。⑤硬度稍有提高，增加了耐磨性。⑥改善了机加性能，原车加铜件车刀头容易产生刀留，影响了工件的表面光洁度，加入金属强化剂后车加时，切削性能比较原来工件好，而光洁度上升。

实施例四

利用本发明中钢基合金熔铸的金属强化剂在特殊钢内做减少各种夹杂物的试验；

试验项目：在Cy8(高级)模具钢内做减少夹杂物的试验；

试验工厂：兴隆铸钢厂朝阳县农机四厂

试验设备：0.25中频炉 0.75中频炉

试验工件：热冲压模具、冷冲压模具

试验炉次：各三炉次

检测项目：化学成份：C、Si、Mn、P、S、cy

金相、夹渣物

强化剂加入方法：浇注包内孕育、浇包重量

兴隆铸钢厂100kg 朝阳县农机四厂 0.5T

造型方式：兴隆铸钢树脂砂型农机四厂消失模(本类)

孕育反映情况：平稳、良好；

流动性：和未加金属强化剂相合；

检测结果：C、Si、Mn、P、S和原钢水、金相检测、各种夹杂物减少1/3以上；而且细化晶粒，强化了基体，单件：78kg，比原钢水增重每公斤30克；

工件线体收缩正常；

未影响热处理性能，而且增加了淬透性，硬度稍有提高，但未影响机械加工性。加工后，淬火性能良好，而且由于细化晶粒，强化基体，抗氧化性能提高。

特殊作用：①缓解P共晶的形成；②减少C、Cy的夹渣物；③减少氮化物夹杂物。

金属强化剂加入HT200铁水中，适当的加入方法合理的溶炼温度，准确地加入量达到稳定的蠕虫状石墨，足够数量的珠光基体。微量的夹杂物。在球墨铸铁中使用金属强化剂，代替Rcmg，作球化剂，使球化剂反映稳定而且衰退时间延长，不同的加入量使石墨成球，达到要求等级，而且减少皮下毛孔及缩松的缺陷。加入金属强化剂在铜液内(锡青qmgk)。试验表明，在不改变材质成份的条件下，脱氧去气，减少了铸件缺陷，强化了基体，细化晶粒，增加工件耐磨度，而且改善了切削加工性能，抑制了(锡、铅、锌)烧损回收率高。

在ZG特种钢内加入金属强化剂(不受各种设备的限制)对MnS、Re₂O₂S氮在央杂物后有去除减少的效果，因本发明有一种物质起到迅速还原同时和各种合金元素亲合共建，在净化钢水的同时使原材料和炉衬材料中的夹杂在最短的时间内同时上浮，扒渣后，不再造渣获得净化的优质钢水和不加入金属强化剂的原钢水比较，各种夹渣物减少1/3以上。

附图说明：

图1和图2是表示牌号06ZT金相组织中钛的氧化夹杂物500X的示意图，其中图1是加入金属强化剂前的金相图，图2是在钢水溶液加入2‰金属强化剂后的金相图，显示钛的氧化夹杂物减少1/3左右。

图3和图4是表示牌号06ZT金相组织中钛的氮化夹杂物400X的示意图，其中图3是加入金属强化剂前的金相图，图4是在钢水溶液中加入2‰金属强化剂后的金相图，显示钛的氮化夹杂物减少1/3左右。

图5-8是表示牌号09MRZ金相组织中RZ₂O₂S夹杂物400X示意图，其中图5-6是加入金属强化剂前的金相图，图7-8是在钢水溶液中加入2‰金属强化剂后的金相图，显示RZ₂O₂S夹杂物减少1/3左右。

图9-12是表示牌号16MrRZ金相组织中RZ₂O₂S夹杂物400X示意图，其中图9-10是加入金属强化剂前的金相图，图11-12是加入在钢水溶液中加入2‰金属强化剂后的金相图，显示F_oRZ₂O₂S夹杂物减少1/3左右。

Claims

1、一种金属强化剂，属中间合金属，主要用于铁基合金、钢基合金，有色金属合金的熔铸，其特征是这种金属强化剂含有大量细小弥散分布的TiAL₃、TiC、TiB₂、TiCu四种形核质点，其产品形状分为粉状、粒状、铸块状，其颜色分为灰白、微黄、暗黄，

基本组份和含量

Ti3-18％、C0.1-1.4％、B0.1-1.2％、Cu0.1-3.0％，余量为铝。

2、根据权利要求1所说的强化剂，其特征是：

用于铁基合金熔铸的组份和含量

Fe8-15％、Ti3-18％、C0.1-1.4％、B0.1-1.2％、Cu0.1-3.0％，余量为铝。

3、根据权利要求1所说的强化剂，其特征是：

用于蠕墨铸铁熔铸的组份和含量

Cu0.1-3.0％、C0.1-1.4％、Ti3-18％、B0.1-1.2％、Si1.0-1.5％，余量为铝。

4、根据权利要求1所说的强化剂，其特征是：

用于球墨铸铁熔铸的组份和含量

Ti3-18％、C0.1-1.4％、B0.1-1.2％、Si3.0-12％、Cu0.1-3.0％，余量为铝。

5、根据权利要求1所说的强化剂，其特征是：

用于钢基合金熔铸的组份和含量

Cu0.1-3％、C0.1-1.4％、Ti3-18％、B0.1-1.2％、Mo0.04-0.1％，余量为铝。

6、生产权利要求1的金属强化剂的设备，其特征是使用中频感应电炉或中频感应真空炉。