專利名稱：溫度和成分擾動凝固細晶方法
技術領域：
本發(fā)明提供了一種細化鐵碳合金凝固組織的方法，屬于鐵碳合金凝固技術領域。
背景技術：
目前以獲得鑄態(tài)細等軸晶為目的的生核處理主要有以下方法(l)以外加物質(zhì)與 鐵碳合金液中元素的化學反應所產(chǎn)生的物質(zhì)或外加物質(zhì)本身作為鐵碳合金液形核的核心， 如在鋼鐵冶金中向鋼液中加入鈦，通過鈦與鋼液中氧反應，生成的Ti0作為鋼液凝固的核 心。(2)向鐵碳合金液中加入與鐵碳合金液成分相同的固相顆粒，通過這些顆粒熔化后遺留 下來的原子集團作為鐵碳合金液凝固的核心，如前蘇聯(lián)開發(fā)的懸浮澆注技術。(3)向鐵碳合 金液中加入少量不同成分的液態(tài)金屬，從而造成成分擾動的處理方法，如液態(tài)金屬流生核 處理方法(國家發(fā)明專利，專利號ZL 00 105658. 1)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種溫度和成分擾動凝固細晶方法，是促進鐵碳合金液凝固 過程中生核的新方法，在冶金生產(chǎn)中的模鑄和連鑄澆鋼、鑄造生產(chǎn)中的普通澆注和離心澆 注，在上述領域中以獲得鑄態(tài)細等軸晶為目的的生核處理。
本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的。 —種溫度和成分擾動凝固細晶方法，其特征在于該方法的工藝過程如下將鐵碳 合金熔化，當其過熱溫度達到5 15(TC開始澆注，在澆注過程中隨流、或向鑄型內(nèi)、或向結(jié) 晶器內(nèi)加入生核劑，加入量為待處理的鐵碳合金液重量的0. 3 5%，直至澆注結(jié)束；生核 劑為固態(tài)鐵碳合金，其形狀為粉、顆粒、線或薄板等，其溶質(zhì)元素碳含量與待處理的鐵碳合 金液的碳含量之差值為±0. 03 0. 5wt. %。 本發(fā)明的主要特點是在鐵碳合金凝固過程中加入選定成分的固態(tài)鐵碳合金，通過 固態(tài)鐵碳合金熔化過程中造成的溫度擾動和成分擾動，促進鐵碳合金液生核，從而達到細 化鐵碳合金凝固組織的目的。添加的固態(tài)鐵碳合金的成分組元與要處理鐵碳合金液相同， 但是組元含量不同。其形狀可以是粉、顆粒、線或薄板等。其加入量為0.3 5%。本方法 與原有的添加生核劑細化鐵碳合金凝固組織的方法相比，由于不添加生成化合物的元素， 因此不會造成對鐵碳合金液的污染。本方法與前蘇聯(lián)開發(fā)的懸浮澆注技術相比，所加入的 固態(tài)鐵碳合金的成分與要處理的鐵碳合金液不同，因此在造成溫度擾動的同時造成成分擾 動，從而提高了處理效果。本方法與"液態(tài)鐵碳合金流生核處理方法"(國家發(fā)明專利，專利 號ZL 00105658. 1)相比，所加入的生核物質(zhì)為固態(tài)鐵碳合金，在造成成分擾動的同時造 成了溫度擾動，生核效果得到顯著提高。 本發(fā)明生核劑在熔化過程中在鐵碳合金液內(nèi)造成有利于生核的溫度起伏，在熔化
后又能夠造成有利于降低生核所要求能量的成分起伏，從而促進鐵碳合金液生核。 本發(fā)明的組織特征經(jīng)過溫度和成分擾動凝固細晶技術處理的鐵碳合金凝固組織
由粗大的柱狀晶變?yōu)榧毜容S晶。


圖1為沒有采用本技術同樣條件下澆注的軸承鋼鋼錠組織。
圖2為采用本技術澆注的軸承鋼鋼錠組織。
具體實施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例進一步說明如后。
實施例1 采用ZG45鋼(含碳量0.45%)作為實驗材料，在中頻感應爐中重熔，出爐前用 0.2%鋁脫氧。鑄型尺寸為①80X300 (mm)。鑄型采用粘土砂干型，在澆注過程中隨流加入 生核劑，加入量為待處理的鐵碳合金液重量的1%，直至澆注結(jié)束。采用尺寸為①0.5mm的 鋼絲(含碳量0.2%)作為溫度與成分擾動生核劑。澆注溫度為1580°C。澆注的鋼錠鑄態(tài) 組織如圖所示，圖1是沒有采用本技術同樣條件下澆注的軸承鋼鋼錠組織，為100%柱狀晶 組織。圖2是采用本技術澆注的軸承鋼鋼錠組織，等軸晶為69% 。
權利要求
一種溫度和成分擾動凝固細晶方法，其特征在于該方法的工藝過程如下將鐵碳合金熔化，當其過熱溫度達到5～150℃開始澆注，在澆注過程中隨流、或向鑄型內(nèi)、或向結(jié)晶器內(nèi)加入生核劑，加入量為待處理的鐵碳合金液重量的0.3～5％，直至澆注結(jié)束；生核劑為固態(tài)鐵碳合金，其形狀為粉、顆粒、線或薄板等，其溶質(zhì)元素碳含量與待處理的鐵碳合金液的碳含量之差值為±0.03～0.5wt.％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種溫度和成分擾動凝固細晶方法，該方法是將鐵碳合金熔化，當其過熱溫度達到5～150℃開始澆注，在澆注過程中隨流、或向鑄型內(nèi)、或向結(jié)晶器內(nèi)加入生核劑，加入量為待處理的鐵碳合金液重量的0.3～5％，直至澆注結(jié)束；生核劑為固態(tài)鐵碳合金，其形狀為粉、顆粒、線或薄板等，其溶質(zhì)元素碳含量與待處理的鐵碳合金液的碳含量之差值為±0.03～0.5wt.％。本發(fā)明方法加入生核劑后，在造成成分擾動的同時造成了溫度擾動，生核效果得到顯著提高，經(jīng)過處理的鐵碳合金凝固組織由粗大的柱狀晶變?yōu)榧毜容S晶。
文檔編號B22D1/00GK101716657SQ20091019820
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權日2009年11月3日
發(fā)明者于艷, 宋長江, 李仁興, 李莉娟, 翟啟杰, 龔永勇 申請人:上海大學