專利名稱：鉻系白口鑄鐵復(fù)合孕育劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于黑色冶金鑄造技術(shù)，特別涉及一種鉻系白口鑄鐵用復(fù)合孕育劑。
目前，在冶金鑄造領(lǐng)域，鉻系白口鑄鐵因其具有優(yōu)良的耐磨性，在礦山、水泥機(jī)械、冶金等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于鉻系白口鐵中脆、硬的碳化物存在而減弱了基體抗沖擊的能力，限制了其在高沖擊載荷下的應(yīng)用。因此，改善與提高鉻系鑄鐵的強(qiáng)度與韌性一直是人們追求的目標(biāo)。通常，為了改善鑄件性能，分別采用了孕育與變質(zhì)的手段。孕育處理是加入有利于生核的合金元素，從而達(dá)到細(xì)化組織的一種工藝；而變質(zhì)處理則是通過加入能改變組織中第二相生長的合金元素來改變第二相形態(tài)與分布的一種工藝。這兩種工藝都能夠不同程度地改善組織、提高性能，但均不夠理想和完善。例如專利號(hào)為CN86108485A公開的一種“鉻26系白口鑄鐵復(fù)合變質(zhì)處理劑”，主要是利用Cu、Ti、Si、Mg等合金元素來對(duì)白口鑄鐵凝固過程中起變質(zhì)作用改善其性能。但由于該幾種元素價(jià)格較高，其總體成本并未下降，很不經(jīng)濟(jì)。再如專利號(hào)為CN1046195A中提供的“鉻錳系白口鑄鐵強(qiáng)效孕育劑”技術(shù)，是利用Cr、C、Fe三種元素在白口鑄鐵凝固過程中對(duì)生核孕育的影響來改善白口鑄鐵性能。但該技術(shù)僅限于應(yīng)用在鉻錳系白口鐵中，而它只是鉻系白口鐵中的一個(gè)分支，其應(yīng)用面不寬。
本發(fā)明的目的是為擴(kuò)大鉻系白口鑄鐵孕育劑的應(yīng)用范圍而提供了一種以孕育為主、變質(zhì)為輔的鉻系白口鑄鐵用復(fù)合孕育劑。它不僅突破了現(xiàn)有技術(shù)只限于鉻錳系的界限，而且可節(jié)約成本，造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理。
本發(fā)明針對(duì)鉻系白口鑄鐵在不同條件下能得到不同組織這種特殊凝固特點(diǎn)，在改善其綜合性能方面采用了孕育與變質(zhì)相結(jié)合的技術(shù)路線。其主要技術(shù)特征在于，在選用對(duì)鉻系白口鑄鐵凝固起孕育作用的C、Cr、Fe三種元素的同時(shí)，選用Si、Mg、RE元素起變質(zhì)作用來改變第二相形態(tài)與分布，其化學(xué)成分如下Re 1.0～4.0％Cr 25～65％C 3.0～7.5％Mg 0～4％Si 4～20％其余為Fe。
在本發(fā)明中，C、Cr、Fe元素對(duì)鉻系白口鑄鐵凝固起孕育作用，它的孕育機(jī)理主要依靠鉻鑄鐵凝固原理，即當(dāng)Cr含量大于12％，且Cr/C值大于3.5時(shí)，其組織以M7C3＋γ為主，此時(shí)性能亦最佳。孕育劑的加入是利用濃度起伏原理人為地創(chuàng)造了Cr含量大于12％以及Cr/C值大于3.5的理想條件。孕育劑加入后，使其組織中增加了M2C3碳化物的比例，并使M7C3碳化物均勻公布，從而有利于綜合性能的提高。
另外，本發(fā)明中選用Si、Mg、RE三種元素，主要起變質(zhì)作用。其中Mg和RE是在碳化物結(jié)晶前沿積聚有效地阻礙了碳化物的生長，細(xì)化了碳化物。同時(shí)，RE、Mg又具有強(qiáng)烈的凈化(脫硫、去氧)能力，又是改變碳化物形狀的因子。在一般情況下，高鉻鑄鐵中Si含量增加到一定量時(shí)，將導(dǎo)致脆性和淬透性下降。但是應(yīng)用本孕育劑最多可增Si 0.024％，對(duì)鑄件的性能無有大的影響。
本發(fā)明加入的工藝方法有兩種1.沖入法先將孕育劑放在包底，然后將鉻系白口鑄鐵水快速?zèng)_入包內(nèi)，孕育劑加入量為鐵水的0.5～1.2％。
2.噴射法應(yīng)用噴射裝置，將孕育劑直接噴射到鐵水中。
其操作工藝簡單，易行。
本發(fā)明具有孕育與變質(zhì)的雙重功能，它除了具有一般孕育劑的功效之外，還能凈化并適當(dāng)增加M7C3碳化物的比例，從而提高了鑄件的綜合性能。應(yīng)用本孕育劑可使鉻系白口鑄鐵沖擊性能提高60％，斷裂韌性提高30％。裂紋擴(kuò)展門坎值提高120％。同時(shí)，本發(fā)明對(duì)中、低鉻鑄鐵可達(dá)到高鉻鑄鐵性能，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。如實(shí)施例中每噸需鉻鐵430kg，采用本孕育劑后可節(jié)省鉻鐵180kg，按鉻鐵每噸5000元計(jì)算，可節(jié)省成本900元，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。該種孕育劑可以廣泛地應(yīng)用于鉻系白口鑄鐵的鑄件。
實(shí)施例按照本發(fā)明的配方生產(chǎn)出孕育劑，其成分含量為Wt％Rel.5，CrS0，C7.2，Mg1.6，Si11.5，余量為Fe。
將上述孕育劑以沖入法的工藝按100∶O.8的比例加入到一種中鉻白口鐵中，比較其同種成分的白口鐵及高鉻鑄鐵的性能。
1孕育鑄鐵成分及高鉻鑄鐵成分
2性能比較結(jié)果
從性能檢驗(yàn)結(jié)果可以得出結(jié)論，中鉻鑄鐵加復(fù)合孕育劑后，其綜合機(jī)械性能均優(yōu)于高鉻鑄鐵。也就是說，應(yīng)用本發(fā)明可以使中、低鉻鑄鐵達(dá)到高鉻鑄鐵性能，從而能節(jié)約貴重的鉻合金，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。
權(quán)利要求
1.一種鉻系白口鑄鐵復(fù)合孕育劑，以C、Cr、Fe三元素為主，其特征在于另加入Si、Mg、RE元素，用以改變第二相形態(tài)及分布，主要化學(xué)成分為Re 1.0～4.0％ Cr 25～65％C 3.0～7.5％Mg 0～4％ Si 4～20％ 其余為Fe。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鉻系白口鑄鐵復(fù)合孕育劑。其主要技術(shù)特征是，為改善其綜合性能，采用了孕育與變質(zhì)相結(jié)合的技術(shù)路線。即在選用對(duì)鉻系白口鑄鐵凝固起孕育作用的C、Cr、Fe三元素的同時(shí)，添加Si、Mg、Re合金元素，用以改變第二相形態(tài)分布，并起變質(zhì)作用。應(yīng)用本發(fā)明可使鉻系白口鐵沖擊性能提高60％，斷裂韌性提高30％，裂紋擴(kuò)展門坎值提高100％，其經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，該種復(fù)合孕育劑可以廣泛地應(yīng)用于鉻系白口鑄鐵的鑄件。
文檔編號(hào)C22C33/00GK1115339SQ9411240
公開日1996年1月24日 申請(qǐng)日期1994年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月22日
發(fā)明者王久彬, 鄭光華, 李慶春, 劉鳳云, 張林富 申請(qǐng)人:鞍山鋼鐵公司, 鞍山鋼鐵公司鋼鐵研究所, 鞍山鋼鐵公司軋輥廠