一種球墨鑄鐵用孕育劑的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄鐵領(lǐng)域，尤其涉及一種球墨鑄鐵用孕育劑的制備方法，以及其在球墨鑄鐵領(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，其在鑄鐵領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。
[0003]球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強(qiáng)度。球墨鑄鐵是二十世紀(jì)五十年代發(fā)展起來的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料。
[0004]目前，大多數(shù)生產(chǎn)廠家使用75硅鐵孕育劑作為孕育劑生產(chǎn)球墨鑄鐵，但是這些產(chǎn)品存在孕育時間短、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，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)合孕育劑，如鉻、稀土等，然而，在添加上述材料時，會引入新的問題，如將增大白口組織形成的幾率，進(jìn)而導(dǎo)致球墨鑄鐵硬度下降。

【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，孕育后鑄鐵的產(chǎn)品成分均勻度、熔點、粒度、性能均大幅提高的球墨鑄鐵用孕育劑的制備方法。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供上述球墨鑄鐵用孕育劑在鑄造方面的應(yīng)用。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0009]一種球墨鑄鐵用孕育劑的制備方法包括以下步驟:
[0010](I)按質(zhì)量百分比66?72%的Si，3?10%的Ba，I?2%的Ca，0.8?1.8%的Al，1.5?2%的Ce，O?1%的S，0.5?I %的增碳劑和余量為Fe以及不可避免的微量元素混合均勻后放入真空電爐中，用氬氣置換爐內(nèi)空氣，升溫至1300°C至1500°C，熔煉5?lOmin，熔煉的過程中不停攪拌，使原料混合均勻；在容器中澆注，并將容器置于液氮中，使合金原料迅速冷卻至室溫，將塊體粉碎成平均粒徑為10?30 μ m的合金粉末；
[0011](2)將得到的上述合金粉末以及平均粒徑在10?30 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，混合均勾后與合金粉末和Fe 304粉末總重量3?5%的硅酸鎂溶液一起加入到碾壓裝置中壓制成團(tuán)，粉碎成平均粒徑為50?100 μπι。
[0012]進(jìn)一步，所述S的質(zhì)量百分比為0.4?0.6%。
[0013]進(jìn)一步，所述增碳劑為鑄造用增碳劑，其組分按質(zhì)量百分比包括:C:99%, S:0.4、水分:0.2%，粒度為0.2?1_。
[0014]上述球墨鑄鐵用孕育劑在球墨鑄鐵中的應(yīng)用，通過三次孕育處理得到所需鑄鐵；
[0015]將相對于鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2?0.6%的孕育劑均勻分成三份，并分別包入鋁箔中，預(yù)熱至300?400°C ；
[0016]第一次孕育處理:在容器內(nèi)加入第一份孕育劑；
[0017]第二次孕育處理:當(dāng)進(jìn)入容器的鐵水高度達(dá)到二分之一時，加入第二份孕育劑；
[0018]第三次孕育處理:繼續(xù)澆注鐵水，隨鐵水加入第三份孕育劑，對其進(jìn)行第三次孕育處理。
[0019]進(jìn)一步，首次向容器中加入鐵水到容器中盛滿鐵水的時間控制在1min之內(nèi)。
[0020]進(jìn)一步，所述鐵水的溫度為1400?1600°C。
[0021]進(jìn)一步，鐵水經(jīng)過第三次孕育處理后，攪拌均勻，孕育I?2個小時，溫度保持在1000 ?1200。。。
[0022]進(jìn)一步，孕育結(jié)束后，在液氮環(huán)境下迅速冷卻至500?600°C，取出鑄件，空冷至室溫。
[0023]本發(fā)明提供的上述球墨鑄鐵用孕育劑技術(shù)方案具有以下有益效果:S1、Al抑制孕育發(fā)退，防止白口傾向；Ba既能有效促進(jìn)石墨化，又能使球墨細(xì)化，提尚球鐵的力學(xué)性能，抑制衰退時間；Ca和Ce能盡可能的減少鐵水的過冷現(xiàn)象，同時中和反石墨化微量元素；S有助于石墨晶核的形成；通過添加增碳劑可以使鑄件達(dá)到較高的抗拉強(qiáng)度；Fe304能夠增加共晶核數(shù)，可以在孕育劑添加量低的情況下獲得較好的抑制碳化鐵的能力，并改善了重現(xiàn)率及穩(wěn)定性，延長了孕育時間；迅速冷卻的孕育劑，其晶粒較易細(xì)化；細(xì)化的孕育劑顆粒(50?100 μπι)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；用鋁箔包裹孕育劑可以使孕育劑分散均勻，預(yù)防孕育衰退，鋁箔中的Al也能減小白口和針孔形成的可能性；孕育時間過長，會降低形核能力，為防止孕育劑的衰退，孕育的時間控制在2h之內(nèi)。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0025]實施例1 (制備孕育劑)
[0026]按重量百分比計66 %的Si，10 %的Ba，2 %的Ca，L 8 %的Al，L 5 %的Ce，I %的S，0.5 %的增碳劑以及17.2 %的Fe混合均勻后放入真空電爐中，用氬氣置換爐內(nèi)空氣，升溫至1300°C，熔煉5min，熔煉的過程中不停攪拌，使原料混合均勻；在容器中澆注，并將容器置于液氮中，使合金原料迅速冷卻至室溫，形成塊體，將塊體粉碎成平均粒徑為10 μ m的合金粉末；將得到的上述合金粉末以及平均粒徑在10 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50μπι。其中，增碳劑的組分包括:C:99%,S:0.4、水分:0.2%，粒度為 0.2 ?Imm0
[0027]實施例2 (制備孕育劑)
[0028]按重量百分比計72%的Si，3 %的Ba，I %的Ca，0.8%的Al，2 %的Ce，I %的增碳劑以及20.2%的Fe混合均勻后放入真空電爐中，用氬氣置換爐內(nèi)空氣，升溫至1500°C，熔煉lOmin，熔煉的過程中不停攪拌，使原料混合均勻；在容器中澆注，并將容器置于液氮中，使合金原料迅速冷卻至室溫，形成塊體，將塊體粉碎成平均粒徑為30 μπι的合金粉末；將得到的上述合金粉末以及平均粒徑在30 μπι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100 μπι。其中，增碳劑的組分包括:C:99%、S:0.4、水分:0.2%，粒度為0.2?1_。
[0029]實施例3 (制備孕育劑)
[0030]按重量百分比計68% 的 Si，8% 的 Ba，1.6% 的 Ca，I % 的 Al，1.6 % 的 Ce，0.8 % 的S，0.6 %的增碳劑以及18.4 %的Fe混合均勻后放入真空電爐中，用氬氣置換爐內(nèi)空氣，升溫至1400°C，熔煉6min，熔煉的過程中不停攪拌，使原料混合均勻；在容器中澆注，并將容器置于液氮中，使合金原料迅速冷卻至室溫，形成塊體，將塊體粉碎成平均粒徑為20 μπ