一種薄壁急冷件孕育劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種薄壁急冷件孕育劑，其配方按重量百分比計(jì)包括：Si：70?80%，Sr：0.6?1%，Ba:0?3%，A1:0.9?1.4%，F(xiàn)e304:0.5?1.5%和余量為Fe以及不可避免的微量元素。采用本發(fā)明提供的薄壁急冷件孕育劑，能夠改善鑄件的綜合性能，并提高孕育效率。
【專利說明】一種薄壁急冷件孕育劑及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鑄造領(lǐng)域，尤其涉及一種薄壁急冷件孕育劑和制備方法，以及其在鑄 造領(lǐng)域的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 孕育劑有可促進(jìn)石墨化，減少白口傾向，改善石墨形態(tài)和分布狀況，增加共晶團(tuán)數(shù) 量，細(xì)化基體組織，使球鐵石墨圓整，減少或消除激冷，防止表面游離滲碳體的形成，均勻 組織，提高力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)，其在鑄造領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。
[0003] 隨著材料科學(xué)和結(jié)構(gòu)工藝學(xué)的飛速發(fā)展，薄壁零件能夠具有高強(qiáng)度、重量輕、高承 載性等特點(diǎn)，在汽車、國防、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。特別是在要求 降低自身重量又不失強(qiáng)度、剛度的航空航天工業(yè)中得到很好的應(yīng)用。目前，薄壁零件正在向 極薄化、大尺寸化和復(fù)雜化的方向發(fā)展。
[0004] 目前，大多數(shù)生產(chǎn)廠家使用薄壁急冷件孕育劑作為孕育劑生產(chǎn)薄壁急冷件，但是 這些產(chǎn)品存在孕育時(shí)間短、耐磨性差、硬度低，抗拉強(qiáng)度低、斷面不均勻，易產(chǎn)生白口等缺 點(diǎn)，造成產(chǎn)品不穩(wěn)定，不能滿足一些需要高硬度的機(jī)器鑄件的要求。
[0005] 為了改善上述不足，部分廠家開始在硅鐵孕育劑中增加其它材料制備復(fù)合孕育 齊IJ，如鉻、銅等，然而，在添加上述材料時(shí)，會(huì)引入新的問題。如添加鉻將增大白口組織形成 的幾率，進(jìn)而導(dǎo)致薄壁急冷件硬度下降，添加銅不但在改善薄壁急冷件性能方面得不到很 好的效果，反而大大增加了制備孕育劑的成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種孕育效果好，孕育后 鑄件的孕育時(shí)間、消除白口能力、斷面均勻程度、耐磨性、硬度、抗拉強(qiáng)度低均大幅提高的孕 育劑。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述薄壁急冷件孕育劑的制備方法。
[0008] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述薄壁急冷件孕育劑在鑄件方面的應(yīng)用。
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：
[0010] 一種薄壁急冷件孕育劑，其配方按重量百分比計(jì)包括：Si :70?80%，Sr :0. 6? 1%，Ba :0?3%，Al :0.9?L4%，F(xiàn)e3O4 :0.5?L5%，余量為Fe以及不可避免的微量元 素。
[0011] 上述薄壁急冷件孕育劑，優(yōu)選的技術(shù)方案中，配方按重量百分比計(jì)包括：Si :72? 75%，Sr :0· 7 ?0· 9%，Ba :1 ?2. 5%，A1 :1. 1 ?I. 3%，F(xiàn)e304 :0· 5 ?1. 5%，余量為 Fe 以 及不可避免的微量元素。
[0012] 上述薄壁急冷件孕育劑，優(yōu)選的技術(shù)方案中，進(jìn)一步包括按重量百分比計(jì)0? 0· 7%的 Ca。
[0013] 上述薄壁急冷件孕育劑的制備方法包括以下步驟：
[0014] (1)按重量百分比計(jì)70?80%的Si，0.6?1%的Sr，0?3%的Ba，0.9?1.4% 的A1，0?0. 7%的Ca以及余量為Fe的原料混合均勻后放入電爐中，重熔后澆注成塊體，并 將塊體粉碎成平均粒徑為50?100 μ m的合金粉末；
[0015] (2)將得到的上述合金粉末以及平均粒徑在50?100 μ m的重量百分比為0. 5? 1. 5%的Fe3O4粉末加入到混合容器中，混合均勻后與合金粉末和Fe3O 4粉末總重量3?5% 的硅酸鈉溶液一起加入到碾壓裝置中壓制成團(tuán)，最后粉碎成平均粒徑為200?500μπι即 可。
[0016] 上述薄壁急冷件孕育劑在鑄造中的應(yīng)用，按鐵水與薄壁急冷件孕育劑的比例為1 : 0. 1?0. 2,在冶煉鑄鐵時(shí)，與普通生產(chǎn)一樣，只需在補(bǔ)充鐵水時(shí)，將包裝好的薄壁急冷件孕 育劑隨鐵水流加入，鐵水出完后將包中鐵水進(jìn)行攪拌后，用保溫劑將鐵水覆蓋，即可澆注。
[0017] 本發(fā)明提供的上述薄壁急冷件孕育劑技術(shù)方案具有以下有益效果：
[0018] 1、Sr改善鑄鐵石墨形態(tài)，提高斷面均勻性，延長孕育衰退時(shí)間；
[0019] 2、SiO2晶體可以作為鐵液石墨結(jié)晶的外來晶核，促進(jìn)A型石墨的形成；
[0020] 3、Si、Al生成氮化物，減少過量溶解氮含量，防止白口傾向；
[0021] 4、在減少白口的同時(shí)并不顯著增加共晶團(tuán)數(shù)，因此可以減少縮孔、縮松傾向，改善 鑄件致密性和耐水壓能力。
[0022] 5、Si、Ba、Al、Sr能降低孕育劑熔點(diǎn)，由于熔點(diǎn)低瞬時(shí)擴(kuò)散快，孕育效果更好；
[0023] 6、Sr、Ca、Ba同屬堿土金屬，Ca能生成氧化物、硫化物、氮化物，造漁凈化鐵液和構(gòu) 成晶核內(nèi)物質(zhì)，Ba是堿土金屬中活性最大的元素，具有良好的脫氧作用，與氧生成穩(wěn)定的化 合物，在鐵液表面形成"氣套"，阻止氧與氮的溶入，具有長效抗衰退的能力；
[0024] 7、低含量的Al和Ca確保了其在加入鐵水中時(shí)產(chǎn)生的渣最少；
[0025] 841、0&3&、51等協(xié)同作用，可以提高薄壁急冷件的力學(xué)性能，使其具有良好的抗 拉強(qiáng)度和耐磨性。
[0026] 9、細(xì)化的孕育劑結(jié)構(gòu)（200?500 μ m)能夠均勻分散在鐵水中，增大其余鋼水的接 觸面積，提高孕育效率。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0028] 實(shí)施例1 (制備孕育劑）
[0029] 按重量百分比計(jì) 70%的 Si, 1%的 Sr, 3%的 Ba, 1.4%的 Α1，0· 7%的 Ca 和 22. 4% 的Fe以及不可避免的微量元素的原料混合均勻后放入電爐中，重熔后澆注成塊體，并將塊 體粉碎成平均粒徑為50 μ m的合金粉末；將得到的上述合金粉末以及平均粒徑在50 μ m的 重量百分比為1. 5%的Fe3O4粉末加入到混合容器中，混合均勻后與合金粉末和Fe3O 4粉末 總重量5%的硅酸鈉溶液一起加入到碾壓裝置中壓制成團(tuán)，最后粉碎成平均粒徑為200 μ m 即可。
[0030] 實(shí)施例2 (制備孕育劑）
[0031] 按重量百分比計(jì)80%的Si，0. 6%的Sr，0. 5%的Ba，0. 9%的Α1，0· 1%的Ca和 17. 4%的Fe以及不可避免的微量元素的原料混合均勻后放入電爐中，重熔后澆注成塊體， 并將塊體粉碎成平均粒徑為100 μ m的合金粉末；將得到的上述合金粉末以及平均粒徑在 100 μ m的重量百分比為0. 5 %的Fe3O4粉末加入到混合容器中，混合均勻后與合金粉末和 Fe3O4粉末總重量3%的硅酸鈉溶液一起加入到碾壓裝置中壓制成團(tuán)，最后粉碎成平均粒徑 為500 μ m即可。
[0032] 實(shí)施例3 (制備孕育劑）
[0033] 按重量百分比計(jì)72%的Si，0. 9%的Sr，2. 5%的Ba, L 1%的Α1，0· 2%的Ca和 22. 3%的Fe以及不可避免的微量元素的原料混合均勻后放入電爐中，重熔后澆注成塊體， 并將塊體粉碎成平均粒徑為80 μ m的合金粉末；將得到的上述合金粉末以及平均粒徑在 80 μ m的重量百分比為1 %的Fe3O4粉末加入到混合容器中，混合均勻后與合金粉末和Fe3O 4 粉末總重量3%的硅酸鈉溶液一起加入到碾壓裝置中壓制成團(tuán)，最后粉碎成平均粒徑為 300 μ m即可。
[0034] 實(shí)施例4 (制備孕育劑）
[0035] 按重量百分比計(jì)75 %的Si,0· 7 %的Sr, 1 %的Ba, L 3 %的Α1，0· 3 %的Ca和 21. 2%的Fe以及不可避免的微量元素的原料混合均勻后放入電爐中，重熔后澆注成塊體， 并將塊體粉碎成平均粒徑為75 μ m的合金粉末；將得到的上述合金粉末以及平均粒徑在 75 μ m的重量百分比為0. 5%的Fe3O4粉末加入到混合容器中，混合均勻后與合金粉末和 Fe3O4粉末總重量5%的硅酸鈉溶液一起加入到碾壓裝置中壓制成團(tuán)，最后粉碎成平均粒徑 為250 μ m即可。
[0036] 實(shí)施例5 (孕育劑的應(yīng)用）
[0037] 在薄壁急冷件鑄造過程中，鐵水與薄壁急冷件鑄鐵孕育劑的比例為1 :0. 1，在冶 煉鑄鐵時(shí)，與普通生產(chǎn)一樣，只需在補(bǔ)充鐵水時(shí)，將包裝好的薄壁急冷件孕育劑隨鐵水流加 入，鐵水出完后將包中鐵水進(jìn)行攪拌后，用保溫劑將鐵水覆蓋，即可澆注。
[0038] 實(shí)施例6 (孕育劑的應(yīng)用）
[0039] 在薄壁急冷件鑄造過程中，鐵水與薄壁急冷件鑄鐵孕育劑的比例為1 :0. 2,在冶 煉鑄鐵時(shí)，與普通生產(chǎn)一樣，只需在補(bǔ)充鐵水時(shí)，將包裝好的薄壁急冷件孕育劑隨鐵水流加 入，鐵水出完后將包中鐵水進(jìn)行攪拌后，用保溫劑將鐵水覆蓋，即可澆注。
[0040] 實(shí)施例7 (孕育劑的應(yīng)用）
[0041] 在薄壁急冷件鑄造過程中，鐵水與薄壁急冷件鑄鐵孕育劑的比例為1 :0. 15,在冶 煉鑄鐵時(shí)，與普通生產(chǎn)一樣，只需在補(bǔ)充鐵水時(shí)，將包裝好的薄壁急冷件孕育劑隨鐵水流加 入，鐵水出完后將包中鐵水進(jìn)行攪拌后，用保溫劑將鐵水覆蓋，即可澆注。
[0042] 實(shí)施例8 (孕育劑的應(yīng)用）
[0043] 在薄壁急冷件鑄造過程中，鐵水與薄壁急冷件鑄鐵孕育劑的比例為1 :0. 18,在冶 煉鑄鐵時(shí)，與普通生產(chǎn)一樣，只需在補(bǔ)充鐵水時(shí)，將包裝好的薄壁急冷件孕育劑隨鐵水流加 入，鐵水出完后將包中鐵水進(jìn)行攪拌后，用保溫劑將鐵水覆蓋，即可澆注。
【權(quán)利要求】
1. 一種薄壁急冷件孕育劑，其特征在于，其配方按重量百分比計(jì)包括：Si :70?80%， Sr :0· 6 ?1%，Ba :0 ?3%，Al :0· 9 ?L 4%，F(xiàn)e3O4 :0· 5 ?L 5%，余量為 Fe 以及不可避 免的微量元素。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁急冷件孕育劑，其特征在于，其配方按重量百分比計(jì)包 括：Si :72 ?75%，Sr :0· 7 ?0· 9%，Ba :1 ?2. 5%，A1 :1. 1 ?I. 3%，F(xiàn)e304 :0· 5 ?1. 5%， 余量為Fe以及不可避免的微量元素。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄壁急冷件孕育劑，其特征在于，進(jìn)一步包括按重量百分 比計(jì)0?0. 7%的Ca。
4. 一種權(quán)利要求1-3任一所述的薄壁急冷件孕育劑的制備方法，其特征在于，包括以 下步驟： (1) 按重量百分比計(jì)70?80%的Si，0. 6?1%的Sr，0?3%的Ba，0. 9?L 4%的 A1，0?0. 7%的Ca和余量為Fe以及不可避免的微量元素的原料混合均勻后放入電爐中， 重熔后澆注成塊體,并將塊體粉碎成平均粒徑為50?100 μ m的合金粉末； (2) 將得到的上述合金粉末以及平均粒徑在50?100 μ m的重量百分比為0. 5?1. 5% 的Fe3O4粉末加入到混合容器中，混合均勻后與合金粉末和Fe3O 4粉末總重量3?5%的娃 酸鈉溶液一起加入到碾壓裝置中壓制成團(tuán)，最后粉碎成平均粒徑為200?500 μ m即可。
5. -種權(quán)利要求1-3任一所述的薄壁急冷件孕育劑在鑄鐵中的應(yīng)用，其特征在于鐵水 與薄壁急冷件孕育劑的比例為1 :〇. 1?0. 2,在冶煉鑄鐵時(shí)，與普通生產(chǎn)一樣，只需在補(bǔ)充 鐵水時(shí)，將包裝好的薄壁急冷件孕育劑隨鐵水流加入，鐵水出完后將包中鐵水進(jìn)行攪拌后， 用保溫劑將鐵水覆蓋，即可澆注。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄壁急冷件孕育劑在鑄鐵中的應(yīng)用，其特征在于鐵水與薄壁 急冷件孕育劑的比例為1 :〇. 15?0. 18,在冶煉鑄鐵時(shí)，與普通生產(chǎn)一樣，只需在補(bǔ)充鐵水 時(shí)，將包裝好的薄壁急冷件孕育劑隨鐵水流加入，鐵水出完后將包中鐵水進(jìn)行攪拌后，用保 溫劑將鐵水覆蓋，即可澆注。
【文檔編號】C22C37/10GK104213014SQ201410404968
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】韓崗, 馬銀強(qiáng), 林志國 申請人:成都宏源鑄造材料有限公司