CN1575889A - 一种细化铸铁晶粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种细化铸铁晶粒的方法，属铁金属材料热加工处理技术领域。本发明方法的特征是将高温炼铁炉中的铁水在温度达到1250℃－1500℃时出炉浇注，并及时放进磁场中进行脉冲磁场处理，直到凝固结束，切断脉冲电源，停止处理；铸铁的成分及含量(重量百分比)为：C 2.5－4.3％，Si 0.8－2.8％，Mn0.2－1.6％，P＜0.055，S＜0.035％，Fe余量；所采用的脉冲磁场的参数为：磁场强度0.13－15.8T(特斯拉)，脉冲频率0.2－10Hz，脉宽35ms。

Description

一种细化铸铁晶粒的方法
技术领域：
本发明涉及一种细化铸铁晶粒的方法，属金属材料热加工技术领域。
背景技术：
铁金属材料晶粒的形态，大小及分布直接影响其力学性能。材料晶粒组织的控制主要是通过形核过程的控制来实现的。晶核越多，形成的晶粒就越细。对铸铁来说，传统的细化晶粒的主要措施有以下几种：
1.孕育处理：即向金属液体中加入大量形核能力较强的异质晶核，达到细化晶粒的目的。
2.增大冷却速度及降低浇注温度，使液态金属获得较大过冷度，增大形核速率。
3.加强液体在浇注和凝固期间的流动，如采用机械搅拌、电磁搅拌、铸型振动、液流冲刷型壁等动力学方法，促使枝晶折断、破碎，使晶粒数量增多，尺寸减小。
上述第一种方法实际上是一种化学方法，使用较为普遍，效果也较好，但它在细化铸铁晶粒的同时也污染了金属液本身。该法产渣量极大，而且易产生夹杂物。方法二与方法三虽对金属液无污染，但工艺较为复杂，工艺装备要求较高，如处理不当，则会产生白口、气孔、砂眼等缺陷。
发明内容：
为了克服上述传统方法所带来的弊端，本发明提出了一个新的处理方法。本发明的目的是通过脉冲磁场与液态金属的相互作用，改变其凝固特性，从而使晶粒细化，并改善其力学性能。
本发明的一种细化铸铁晶粒的方法，其特征是将高温铁水在温度达到1250-1500℃时出炉浇注，并及时放进磁场中进行脉冲磁场处理，直到凝固结束，切断脉冲电源，停止处理；铸铁的成分及含量(重量百分比)为：C 2.5-4.3％，Si 0.8-2.8％，Mn0.2-1.6％，P＜0.055，S＜0.035％，Fe余量；铁水的合理处理温度为1380-1430℃；所采用的脉冲磁场的参数为：磁场强度0.1-15T(特斯拉)，脉冲频率0.2-10Hz。
本发明方法最显著的优点是处理效果明显，是一种非接触性处理方法，在处理过程中，对环境和材料无任何污染。
本发明方法的特点是，铁液经过不同磁感应强度的脉冲磁场处理后，其金相组织特性发生明显变化，铸铁晶粒得到显著细化，原来的长片状石墨变得短而细小，分布均匀，且呈蜷曲状，石墨端部钝化，另外对材料的力学性能也有很大的改善。本发明方法可适用于不同牌号的灰铸铁。
具体实施方式：
实施例一：将高温铁水在温度达到1400-1480℃时出炉浇注，并及时放进磁场中进行脉冲磁场处理。铸铁的成分及含量(重量百分比)为：C4.3％，Si 1.92％，Mn0.42％，P 0.055％，S 0.023％，Fe余量，它是一种过共晶灰铸铁。在铁水温度为1380-1430℃时开始脉冲磁场处理，当温度降至950-1000℃时，停止处理；所采用的脉冲磁场的参数为：磁场强度0.13T(特斯拉)，脉冲频率10Hz。
金相显微镜观察，可见到铸铁晶粒已细化，原来的长片状变成细长条状。
实施例二：在铁水温度为1380-1430℃时开始脉冲磁场处理，当温度降至950-1000℃时，停止处理；铸铁的成分及含量(重量百分比)为：C4.3％，Si1.92％，Mn0.42％，P 0.055％，S 0.023％，Fe余量，它是一种过共晶灰铸铁。所采用的脉冲磁场的参数为：磁场强度1.15T(特斯拉)，脉冲频率0.6Hz。
金相显微镜观察，可见到铸铁晶粒已细化，原来的长片状变得短而细小，似蠕虫蜷曲状，且分布均匀。
实施例三：铸铁的成分及含量(重量百分比)为：C 3.98％，Si1.22％，Mn 0.25％，P0.043，S 0.028％，Fe余量，它是一种近共晶灰铸铁。在铁水的温度为1380-1430℃时开始脉冲磁场处理，当温度降至950-1000℃时，停止处理；所采用的脉冲磁场的参数为：磁场强度12.6T(特斯拉)，脉冲频率0.4Hz。
共晶灰铸铁经金相显微镜观察，可见到铸铁晶粒已细化，石墨形态也变得短而细小，且石墨端部已钝化。
实施例四：铸铁的成分及含量(重量百分比)为：C 3.11％，Si 2.32％，Mn 0.23％，P 0.045，S 0.022％，Fe余量，它是一种亚共晶灰铸铁。在铁水的温度为1380-1430℃时开始脉冲磁场处理，当温度降至950-1000℃时，停止处理；所采用的脉冲磁场的参数为：磁场强度10.83T(特斯拉)，脉冲频率0.42Hz。
共晶灰铸铁经金相显微镜观察，可见到铸铁晶粒已细化，石墨形态也变得短而细小，且石墨端部已钝化，分布均匀。
以上四个实施例中，铸铁件的力学性能也可得到较大改善。

Claims (1)

1.一种细化铸铁晶粒的方法，其特征是将高温铁水在温度达到1250-1500℃时出炉浇注，并及时放进磁场中进行脉冲磁场处理，直到凝固结束，切断脉冲电源，停止处理；铸铁的成分及含量(重量百分比)为：C2.5-4.3％，Si0.8-2.8％，Mn0.2-1.6％，P＜0.055，S＜0.035％，Fe余量；铁水的合理处理温度为1380-1430℃；所采用的脉冲磁场的参数为：磁场强度0.1-15T(特斯拉)，脉冲频率0.2-10Hz。
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