專(zhuān)利名稱(chēng)：一種超高強(qiáng)度灰鑄鐵變質(zhì)劑及其變質(zhì)處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種灰鑄鐵提高強(qiáng)度所用新型變質(zhì)劑，特別是涉及一種超高強(qiáng)度灰鑄鐵的制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
鑄鐵是一種歷史悠久的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料。2011年1-10月中國(guó)鑄鐵件產(chǎn)量為2390余萬(wàn)噸，由此可見(jiàn)，鑄鐵在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有舉足輕重的低位，尤其是灰鑄鐵?；诣T鐵件曾經(jīng)占世界鑄鐵件產(chǎn)量的70%左右。但由于其強(qiáng)度較低，在要求結(jié)構(gòu)件具有高強(qiáng)度的工況下被蠕墨鑄鐵和球墨鑄鐵所取代?；诣T鐵具有耐磨、耐熱、耐氧化、耐腐蝕、耐酸堿及好的減震性。同時(shí)，與其它合金相比具有熔點(diǎn)低、充型性好、加工性好、生產(chǎn)設(shè)施和成型過(guò)程簡(jiǎn)單以及成本低廉的優(yōu)勢(shì)。因此，長(zhǎng)期以來(lái)灰鑄鐵在鑄鐵件中仍占非常大的比重。為了保持灰鑄鐵在鑄鐵件中的主導(dǎo)地位，必須提高其極限強(qiáng)度。當(dāng)前環(huán)境污染是世界亟待解決的重 大問(wèn)題。所以，發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)向采用爆發(fā)式點(diǎn)火的趨勢(shì)發(fā)展，目的是提高燃燒效率、減少環(huán)境污染。因此，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋強(qiáng)度的要求越來(lái)越高。目前，國(guó)際上的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋絕大多數(shù)采用灰鑄鐵鑄造生產(chǎn)。因此，提高灰鑄鐵的強(qiáng)度是世界鑄鐵界的重大理論與技術(shù)難題。世界鑄鐵界的廣大科研工作者和工程技術(shù)人員一直在致力于提高灰鑄鐵的強(qiáng)度，在優(yōu)化灰鑄鐵成分設(shè)計(jì)、微合金化元素組成等方面開(kāi)展了大量研究工作(主要是通過(guò)加入一定量的鉻、鑰、銅、鎳、釩和稀土等合金元素)，使灰鑄鐵的強(qiáng)度不斷地提高，目前，世界上報(bào)道的微合金化灰鑄鐵在潮模砂型中澆注出的直徑30毫米、長(zhǎng)度280毫米的標(biāo)準(zhǔn)試棒的抗拉強(qiáng)度最高值已達(dá)到395兆帕，詳見(jiàn)發(fā)明專(zhuān)利“微合金化高強(qiáng)度灰鑄鐵”(專(zhuān)利號(hào)2005100168785)，還沒(méi)達(dá)到400兆帕以上。當(dāng)前，公認(rèn)的提高灰鑄鐵強(qiáng)度的途徑有如下四個(gè)方面(1)增加初生奧氏體枝晶的個(gè)數(shù)；(2)細(xì)化珠光體片間距；(3)細(xì)化石墨、使石墨彎曲和鈍化；(4)細(xì)化共晶團(tuán)。本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)一種新的變質(zhì)劑組成，發(fā)明出新的變質(zhì)劑，將本發(fā)明變質(zhì)劑加入到灰鑄鐵鐵水中，獲得了意想不到的結(jié)果，使灰鑄鐵獲得了網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)的初生奧氏體枝晶，且枝晶小、個(gè)數(shù)增多；珠光體團(tuán)簇的層片厚度薄與片間距小，同時(shí)，珠光體團(tuán)簇交錯(cuò)排布；石墨個(gè)數(shù)增多、細(xì)小、彎曲、尖角鈍化；共晶團(tuán)得到細(xì)化的組織，使高灰鑄鐵的強(qiáng)度得到了十分顯著的提高，標(biāo)準(zhǔn)試棒的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 440兆帕。技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的是發(fā)明一種新的變質(zhì)劑組成，將本發(fā)明變質(zhì)劑加入到灰鑄鐵的鐵水中，使灰鑄鐵獲得等軸的網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)的初生奧氏體枝晶，且枝晶細(xì)小、個(gè)數(shù)增多；珠光體團(tuán)簇的層片厚度變薄、片間距減小，且交錯(cuò)排布；石墨個(gè)數(shù)增多、細(xì)小、彎曲、尖角鈍化；共晶團(tuán)尺寸減小的組織，使灰鑄鐵的強(qiáng)度的到了十分地顯著提高，標(biāo)準(zhǔn)試棒的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 440兆帕。本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的發(fā)明一種重量百分比化學(xué)成分為V :20-29 ；Zr :5-10 ；Ti :5-10 ；Mn :3_6 ；N :11-15 ；RE :3_4 ；Ca :3_4 ;其余為 Si 的超高強(qiáng)度灰鑄鐵變質(zhì)齊U。將本發(fā)明所述變質(zhì)劑加入到含有C、Si、Mn、P、S、Cr、Cu、Sn的灰鑄鐵鐵水中，變質(zhì)劑中的元素進(jìn)入到灰鑄鐵的鐵水中，得到了一種超高強(qiáng)度灰鑄鐵。一種上述的超高強(qiáng)度灰鑄鐵變質(zhì)劑的變質(zhì)處理工藝，采用澆包內(nèi)沖入法將變質(zhì)劑放入灰鑄鐵澆包的底部，當(dāng)沖天爐或電爐中熔化的灰鑄鐵鐵水溫度達(dá)到1480-1550度時(shí)，將鐵水倒入灰鑄鐵澆包中，高溫鐵水將變質(zhì)劑熔化，變質(zhì)劑中的元素進(jìn)入灰鑄鐵鐵水中，得到超聞強(qiáng)度灰鑄鐵。其組織初生奧氏體枝晶為發(fā)達(dá)的等軸網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)，且二次枝晶臂十分細(xì)化、個(gè)數(shù)明顯增多；珠光體層片厚度與片間距顯著細(xì)化，且珠光體團(tuán)簇交錯(cuò)排布；石墨個(gè)數(shù)多、明顯細(xì)小、彎曲、尖角鈍化；共晶團(tuán)尺寸明顯減小、個(gè)數(shù)增多。使灰鑄鐵的強(qiáng)度得到十分顯著的提高，在潮模砂型中澆注出的直徑30毫米、長(zhǎng)度280毫米的灰鑄鐵的標(biāo)準(zhǔn)試棒的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 440兆帕。
采用本發(fā)明變質(zhì)劑處理的超高強(qiáng)度高灰鑄鐵的鑄態(tài)組織與目前世界的主流技術(shù)-采用硅鐵孕育處理的加Mo合金化高強(qiáng)度灰鑄鐵(含有C、Si、Mn、P、S、Cr、Cu、Sn元素)相比，初生奧氏體由普通的粗大、非等軸枝晶(參閱圖1(a)所示)轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)枝晶，且枝晶非常細(xì)小、個(gè)數(shù)明顯增多(參閱圖1(b)所示)；珠光體由大片間距、厚的鐵素體和滲碳體層片(參閱圖2(a)所示)轉(zhuǎn)變?yōu)榉浅Ｐ〉钠g距和十分薄的鐵素體與滲碳體層片(參閱圖2(b)所示)，且兩個(gè)珠光體團(tuán)簇晶界處的層片由按大角排布(參閱圖2 (a)所示)轉(zhuǎn)變?yōu)樾〗桥挪?參閱圖2(b)所示)；石墨由個(gè)數(shù)少、粗大、平直、尖角尖銳(參閱圖3(a)所示)轉(zhuǎn)變?yōu)閭€(gè)數(shù)明顯增多、細(xì)小、彎曲、尖角鈍化(參閱圖3(b)所示)；共晶團(tuán)由個(gè)數(shù)少、尺寸大(參閱圖4(a)所示)轉(zhuǎn)變?yōu)閭€(gè)數(shù)顯著數(shù)多、尺寸明顯小(參閱圖4(b)所示)。組織的轉(zhuǎn)變使灰鑄鐵的強(qiáng)度得到了意想不到的顯著提高，標(biāo)準(zhǔn)試棒的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 440兆帕。本發(fā)明變質(zhì)劑具有的主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是使灰鑄鐵的組織發(fā)生了意想不到的轉(zhuǎn)變，初生奧氏體由普通的粗大、非等軸枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)枝晶，且枝晶非常細(xì)小、個(gè)數(shù)明顯增多；珠光體由大片間距、厚的鐵素體和滲碳體層片轉(zhuǎn)變?yōu)榉浅Ｐ〉钠g距和十分薄的鐵素體與滲碳體層片，且兩個(gè)珠光體團(tuán)簇晶界處的層片由按大角排布轉(zhuǎn)變?yōu)樾〗桥挪迹皇蓚€(gè)數(shù)少、粗大、平直、尖角尖銳轉(zhuǎn)變?yōu)閭€(gè)數(shù)明顯增多、細(xì)小、彎曲、尖角鈍化；共晶團(tuán)由個(gè)數(shù)少、尺寸大轉(zhuǎn)變?yōu)閭€(gè)數(shù)顯著增多、尺寸明顯小。由主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)帶來(lái)的效果是組織的轉(zhuǎn)變使灰鑄鐵的強(qiáng)度得到了十分顯著地提高，標(biāo)準(zhǔn)試棒的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 440兆帕，而采用硅鐵孕育處理的加Mo合金化高強(qiáng)度灰鑄鐵的標(biāo)準(zhǔn)試棒的最高抗拉強(qiáng)度僅為350兆帕。同時(shí)，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)成本優(yōu)勢(shì)是采用本發(fā)明變質(zhì)劑處理的超高強(qiáng)度灰鑄鐵的每噸材料成本比采用硅鐵孕育處理的加Mo合金化高強(qiáng)度灰鑄鐵大約節(jié)省150-300人民幣元，經(jīng)濟(jì)效益將是十分顯著。


圖I為初生奧氏體枝晶形態(tài)，其中圖1(a)為硅鐵孕育處理的加Mo合金化高強(qiáng)度灰鑄鐵的普通、粗大、非等軸網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)奧氏體枝晶；
圖I (b)為本發(fā)變質(zhì)劑變質(zhì)處理的超高強(qiáng)度灰鑄鐵的奧氏體枝晶為等軸網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)，且枝晶十分細(xì)小。圖2為珠光體形態(tài)，其中圖2(a)為硅鐵孕育處理的加Mo合金化高強(qiáng)度灰鑄鐵的珠光體的層片厚度與間距大，同時(shí)，珠光體團(tuán)簇平行排布；圖2(b)為本發(fā)變質(zhì)劑變質(zhì)處理的超高強(qiáng)度灰鑄鐵的珠光體的層片厚度與片間距十分細(xì)小，且珠光體團(tuán)簇交錯(cuò)排布。圖3為石墨形態(tài)，其中 圖3 (a)為硅鐵孕育處理的加Mo合金化高強(qiáng)度灰鑄鐵的石墨平直、粗大、個(gè)數(shù)少、分布不均勻；圖3(b)為本發(fā)變質(zhì)劑變質(zhì)處理的超高強(qiáng)度灰鑄鐵的石墨非常細(xì)小、彎曲、個(gè)數(shù)多、分布均勻。圖4為共晶團(tuán)形態(tài)，其中圖4(a)為硅鐵孕育處理的加Mo合金化高強(qiáng)度灰鑄鐵的共晶團(tuán)尺寸大、個(gè)數(shù)少；圖4(b)為本發(fā)變質(zhì)劑變質(zhì)處理的超高強(qiáng)度灰鑄鐵的共晶團(tuán)尺寸明顯減小、個(gè)數(shù)多。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體內(nèi)容及其實(shí)施方式。本發(fā)明變質(zhì)劑的變質(zhì)處理工藝采用鑄鐵澆包內(nèi)沖入法將變質(zhì)劑放入灰鑄鐵澆包的底部，當(dāng)沖天爐或電爐中熔化的灰鑄鐵(按重量百分比計(jì)，C :3. 10 3. 25 ；Si 2. 10 2. 25 ；Mn 0. 30 O. 45 ；P :0. 020 O. 040 ；S :0. 09 O. 12 ；Cr :0. 20 O. 35 ；Cu :0. 50 O. 65 ；Sn 0. 030 O. 040)鐵水溫度達(dá)到1480-1550度時(shí)，鐵水倒入灰鑄鐵澆包中，高溫鐵水將變質(zhì)劑熔化，變質(zhì)劑中的元素進(jìn)入到灰鑄鐵鐵水中，得到了超高強(qiáng)度灰鑄鐵。本發(fā)明優(yōu)化設(shè)計(jì)變質(zhì)劑組成的積極效果在于改善灰鑄鐵的初生奧氏體枝晶、珠光體、石墨和共晶團(tuán)組織，從而提高灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度，其結(jié)果得到了意想不到的十分顯著的效果，在潮模砂型中澆注出的直徑30毫米、長(zhǎng)度280毫米的灰鑄鐵的標(biāo)準(zhǔn)試棒的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 440兆帕。本發(fā)明變質(zhì)劑組成對(duì)灰鑄鐵的初生奧氏體枝晶、珠光體、石墨和共晶團(tuán)組織顯著改善的作用機(jī)制。(I)初生奧氏體由普通的粗大、非等軸枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)枝晶，且枝晶非常細(xì)小、個(gè)數(shù)明顯增多。變質(zhì)劑中的Ti、Zr、V、N，在高溫的鐵液(1480-1550 °C )中形成TiN、TiC、ZrN, ZrC, VN 和 VC，它們的熔點(diǎn)分別為 3290 °C >3067 °C >2960 °C >3540 °C >2340 °C和2800 V，它們的(001)晶面與奧氏體(Fe-r)的(110)晶面的晶格錯(cuò)配度均小于15 % (TiN(OOl)//Fe-r(110) =13. 4 %, TiC(001)//Fe-r(110) =13. 2 %, ZrN(OOl)//Fe-r (110)=12. 4%, ZrC(001)//Fe-r (110)=13. 6%, VN(001)//Fe-r (110) =14%, VC(001)//Fe-r (110) =13. 9%。)。因此，TiN、TiC、ZrN、ZrC, VN和VC均可作為初生奧氏體結(jié)晶的非自發(fā)核心，使高碳當(dāng)量灰鑄鐵中的初生奧氏體枝晶個(gè)數(shù)增多、枝晶細(xì)化、形成等軸網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)，參閱圖1(a)和(b)所示。(2)珠光體由大片間距、厚的鐵素體和滲碳體層片轉(zhuǎn)變?yōu)榉浅Ｐ〉钠g距和十分薄的鐵素體與滲碳體層片，且兩個(gè)珠光體團(tuán)簇晶界處的層片由按大角排布轉(zhuǎn)變?yōu)樾〗桥挪肌＂賄可形成合金滲碳體,形成合金滲碳體所需的碳量低于形成滲碳體所需的碳量，加快了滲碳體中合金滲碳體的生長(zhǎng)速度，減小了鐵素體層片的厚度，加快了共析轉(zhuǎn)變的速度，結(jié)果導(dǎo)致珠光體的片間距的減小。②在鐵素體相界面處析出的VN、VC或V (C，N)相，有效地阻止了鐵素體晶粒的長(zhǎng)大，使基體中的珠光體細(xì)。③V是縮小奧氏體區(qū)的元素，使奧氏體區(qū)WAjPA3點(diǎn)上升,A4點(diǎn)下降，增大了珠光體轉(zhuǎn)變的過(guò)冷度，細(xì)化了珠光體片間距。
④N含量增加，使灰鑄鐵的共析轉(zhuǎn)變溫度降低，共析轉(zhuǎn)變區(qū)變寬，過(guò)冷度增加，從而細(xì)化了珠光體。⑤初生奧氏體枝晶個(gè)數(shù)增多、枝晶細(xì)化、形成等軸網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)，使珠光體的層片厚度與片間距明顯減小，珠光體團(tuán)簇交錯(cuò)排布。⑥Mn是擴(kuò)大奧氏體區(qū)元素，有效地降低了奧氏體共析轉(zhuǎn)變溫度，促使珠光體片細(xì)化、片間距減小。上述V、N、Mn、Ti、Zr的作用使珠光體的層片厚度變薄、片間距減小，且珠光體團(tuán)簇交錯(cuò)排布，參閱圖2(a)和(b)所示。(3)石墨由個(gè)數(shù)少、粗大、平直、尖角尖銳轉(zhuǎn)變?yōu)閭€(gè)數(shù)明顯增多、細(xì)小、彎曲、尖角鈍化。①初生奧氏體枝晶的二次枝晶的顯著細(xì)化、個(gè)數(shù)增多及二次枝晶臂間距的明顯減小，導(dǎo)致了奧氏體枝晶的等軸網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)的空間數(shù)量顯著增多、尺寸非常明顯的變小，造成石墨形核率顯著增多，石墨生長(zhǎng)受到嚴(yán)重限制，使石墨變得十分細(xì)小、彎曲、個(gè)數(shù)增多。②在共晶凝固過(guò)程中N不斷吸附在石墨生長(zhǎng)前沿和石墨片兩側(cè)，以游離狀態(tài)富集在石墨或共晶團(tuán)的邊界，導(dǎo)致石墨在結(jié)晶過(guò)程中，其周?chē)鶱濃度增高，尤其在石墨伸向鐵水中的尖端，從而影響固-液界面上石墨的生長(zhǎng)，使石墨變短、變粗。同時(shí)，由于N原子吸附在生長(zhǎng)石墨的缺陷位置，使石墨生長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生分枝，石墨分枝的增加，是石墨變短的另一個(gè)原因。③Si是促進(jìn)石墨化元素，增加石墨個(gè)數(shù)。④RE、Ca和鐵液中的S、0反應(yīng)生成稀土硫化物、氧化物和CaS、CaO，這些化合物可作為石墨的形核的非自發(fā)核心，增加了石墨形核的核心數(shù)量，使石墨數(shù)量增多、尺寸減??；RE的吸附作用，使石墨尺寸減小，形狀彎曲、尖角鈍化。⑤Mn與S形成MnS, MnS可作為石墨非自發(fā)形核的核心,使石墨細(xì)化。⑥Ti具有石墨化作用，增加石墨個(gè)數(shù)。上述V、Zr、N、RE、Ca、Si、Mn、Ti的作用使石墨個(gè)數(shù)增多、細(xì)小、彎曲、尖角鈍化，參閱圖3(a)和(b)所示。(4)共晶團(tuán)由個(gè)數(shù)少、尺寸大轉(zhuǎn)變?yōu)閭€(gè)數(shù)顯著數(shù)多、尺寸明顯小。①RE、Ca和鐵液中的S、0反應(yīng)生成稀土硫化物、氧化物和CaS、CaO，這些化合物可作為石墨的形核的非自發(fā)核心，細(xì)化了共晶團(tuán)；
②Mn與S形成MnS，MnS可作為石墨非自發(fā)形核的核心，使共晶團(tuán)細(xì)化。③初生奧氏體枝晶的二次枝晶細(xì)化、個(gè)數(shù)多及二次枝晶臂間距的減小，導(dǎo)致了奧氏體枝晶的等軸網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)的空間數(shù)量增多、尺寸變小，使石墨形核率增多，生長(zhǎng)受到限制，導(dǎo)致共晶團(tuán)尺寸減小。④Ti、Zr和V均能增加共晶團(tuán)的數(shù)量，使共晶團(tuán)尺寸減小、個(gè)數(shù)增多。上述Ti、Zr、V、N、RE、Ca和Mn的作用使共晶團(tuán)個(gè)數(shù)顯著增多、尺寸明顯小，參閱圖4(a)和(b)所示。本發(fā)明“一種超聞強(qiáng)度灰鑄鐵變質(zhì)劑”對(duì)灰鑄鐵的初生奧氏體枝晶、珠光體、石墨和共晶團(tuán)組織產(chǎn)生了意想不到的改善，其強(qiáng)化機(jī)制①大量彎曲、細(xì)小、尖角鈍化的石墨使裂紋不易萌生、擴(kuò)展時(shí)不斷改變方向；②共晶團(tuán)個(gè)數(shù)多、尺寸小使裂紋擴(kuò)展路徑更加曲折，阻力增大；
③裂紋擴(kuò)展時(shí)必然受到眾多的等軸網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)分布的尺寸、層片厚度與片間距十分細(xì)小的珠光體團(tuán)簇(該團(tuán)簇交錯(cuò)排布)的嚴(yán)重阻礙，造成裂紋必須穿過(guò)框架結(jié)構(gòu)分布的珠光體才能擴(kuò)展，消耗更大的能量，同時(shí)，珠光體團(tuán)簇交錯(cuò)排布，進(jìn)一步消耗能量。上述三種阻礙裂紋擴(kuò)展的機(jī)制使灰鑄鐵的強(qiáng)度顯著提高。本發(fā)明“一種超高強(qiáng)度灰鑄鐵變質(zhì)劑”的成分與力學(xué)性能參閱表I所示，由表I表明，采用本發(fā)明不同變質(zhì)劑組成處理的超高強(qiáng)度灰鑄鐵的標(biāo)準(zhǔn)試棒的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 440兆帕。表I本發(fā)明“一種超高強(qiáng)度灰鑄鐵變質(zhì)劑”的成分與力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種超高強(qiáng)度灰鑄鐵變質(zhì)劑，其特征在于，所述變質(zhì)劑主要由V、Zr、Ti、N、Mn、RE、Ca、Si元素組成，其重量百分比化學(xué)成分為V :20-29 ；Zr :5-10 ；Ti :5-10 ；Mn :3_6 ；N 11-15 ；RE 3-4 ；Ca :3_4 ;其余為 Si。
2.如權(quán)利要求I所述的一種超高強(qiáng)度灰鑄鐵變質(zhì)劑，其特征在于，所述變質(zhì)劑的重量百分比化學(xué)成分為V :20 ；Zr 5 ；Ti 10 ；Mn :6 ；N 12 ；RE :4 ；Ca :3 ;其余為 Si。
3.如權(quán)利要求I所述的一種超高強(qiáng)度灰鑄鐵變質(zhì)劑，其特征在于，所述變質(zhì)劑的重量百分比化學(xué)成分為V :20 ；Zr 7 ；Ti 7 ；Mn :5 ；N :11 ；RE :3 ；Ca :3 ;其余為 Si。
4.如權(quán)利要求I所述的一種超高強(qiáng)度灰鑄鐵變質(zhì)劑，其特征在于，所述變質(zhì)劑的重量百分比化學(xué)成分為V :25 ；Zr 10 ；Ti :5 ；Mn :3 ；N :15 ；RE :3 ；Ca :4 ;其余為 Si。
5.如權(quán)利要求I所述的一種超高強(qiáng)度灰鑄鐵變質(zhì)劑，其特征在于，所述變質(zhì)劑的重量百分比化學(xué)成分為V :29 ；Zr 7 ；Ti :6 ；Mn :4 ；N :13 ；RE :4 ；Ca :3 ;其余為 Si。
6.如權(quán)利要求I所述的一種超高強(qiáng)度灰鑄鐵變質(zhì)劑，其特征在于，所述變質(zhì)劑的重量百分比化學(xué)成分為V :29 ；Zr 5 ；Ti :9 ；Mn :6 ；N 15 ；RE :4 ；Ca :4 ;其余為 Si。
7.如權(quán)利要求I至6任一項(xiàng)所述的一種超高強(qiáng)度灰鑄鐵變質(zhì)劑的變質(zhì)處理工藝，其特征在于，采用澆包內(nèi)沖入法將變質(zhì)劑放入灰鑄鐵澆包的底部，當(dāng)沖天爐或電爐中熔化的灰鑄鐵鐵水溫度達(dá)到1480-1550度時(shí)，將鐵水倒入灰鑄鐵澆包中，高溫鐵水將變質(zhì)劑熔化，變質(zhì)劑中的兀素進(jìn)入灰鑄鐵鐵水中，得到超聞強(qiáng)度灰鑄鐵，其組織初生奧氏體枝晶為發(fā)達(dá)的等軸網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的變質(zhì)處理工藝，其特征在于，所述灰鑄鐵鐵水按重量百分比含有C :3. 10 3. 25 ；Si :2. 10 2. 25 ；Mn :0. 30 O. 45 ；P :0. 020 O. 040 ；S :0. 09 O. 12 ;Cr :0. 20 O. 35 ；Cu :0. 50 O. 62 ；Sn :0. 030 O. 04。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超高強(qiáng)度灰鑄鐵變質(zhì)劑及其變質(zhì)處理工藝，所述變質(zhì)劑主要由V、Zr、Ti、N、Mn、RE、Ca、Si元素組成，其重量百分比化學(xué)成分為V20-29；Zr5-10；Ti5-10；Mn3-6；N11-15；RE3-4；Ca3-4；其余為Si。所述變質(zhì)處理工藝，采用澆包內(nèi)沖入法將變質(zhì)劑放入灰鑄鐵澆包的底部，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1480-1550度時(shí)倒入澆包中，將變質(zhì)劑熔化并使之進(jìn)入灰鑄鐵鐵水中，得到超高強(qiáng)度灰鑄鐵。本發(fā)明變質(zhì)劑使高強(qiáng)度灰鑄鐵的初生奧氏體枝晶、珠光體、石墨和共晶團(tuán)組織得到了意想不到的顯著改善，使強(qiáng)度十分顯著地提高，標(biāo)準(zhǔn)試棒的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了440兆帕。
文檔編號(hào)C22C33/08GK102816966SQ201210330659
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月9日
發(fā)明者姜啟川, 逄偉, 王金國(guó), 鄧剛, 侯駿 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)