一種灰鑄鐵孕育劑的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄造領(lǐng)域，尤其涉及一種灰鑄鐵孕育劑的制備方法，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，增加共晶團數(shù)量，細化基體組織，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，提高力學性能等優(yōu)點，其在鑄鐵領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。
[0003]灰鑄鐵基本上是由鐵、碳和娃組成的共晶型合金，其中，碳主要以石墨的形態(tài)存在。灰鑄鐵是鑄鐵領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料之一，因其良好的鑄造性，良好的耐磨性，良好的切削加工性能，表面光潔，消振性高，低的缺口敏感性，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。
[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)灰鑄鐵，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合孕育劑，如鉻、銅等，然而，在添加上述材料時，會引入新的問題。如添加鉻將增大白口組織形成的幾率，進而導致灰鐵硬度下降，添加銅不但在改善灰鐵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，孕育后灰鑄鐵的孕育時間、耐磨性、抗拉強度、斷面均勻程度均大幅提高的孕育劑的制備方法。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述灰鑄鐵孕育劑在鑄造方面的應(yīng)用。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0009]—種灰鑄鐵孕育劑的制備方法包括以下步驟:
[0010](1)按質(zhì)量百分比66?70%的Si，l?3%的Zr，l?2%的Ca，0?2.5%的Mn，F(xiàn)e304:0.5?1.5%以及余量為Fe以及不可避免的微量元素混合均勻，粉碎；
[0011](2)將粉碎的合金原料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?1500°C熔煉5?lOmin，熔煉的過程中不停攪拌，至原料混合均勻；
[0012](3)真空冷卻形成塊體，將塊體粉碎成平均粒徑為200?500 μm的合金粉末。
[0013]上述灰鑄鐵孕育劑在鑄鐵中的應(yīng)用，需通過三次孕育處理得到所需鑄件。
[0014]進一步，第一次孕育時，在容器內(nèi)加入質(zhì)量相當于鐵水總質(zhì)量0.04%，粒徑為400?500 μ m的孕育劑。
[0015]進一步，當加入的鐵水達到容器體積的二分之一時，均勻撒入鐵水總質(zhì)量0.02%，粒徑為300?400 μ m的孕育劑，進行第二次孕育處理。
[0016]進一步，當加入的鐵水達到容器體積的四分之三時，隨鐵水加入鐵水總質(zhì)量0.02%,粒徑為200?300 μm的孕育劑。
[0017]進一步，所述鐵水的溫度為1200?1400°C。
[0018]進一步，首次向容器中加入鐵水到容器中盛滿鐵水的時間控制在lOmin之內(nèi)。
[0019]本發(fā)明提供的上述灰鑄鐵孕育劑技術(shù)方案具有以下有益效果:Zr有脫氧作用，有利于提尚鐵液的流動性，能減輕鑄鐵的白口傾向，促成均細小的A型石墨；S1、Zr生成氣化物，減少過量溶解氮含量，組織鐵水可逆吸氮，抑制孕育衰退，防止白口傾向；Mn是一種反石墨穩(wěn)定細化珠光體元素，其含量在1%左右，其作用是與增加結(jié)晶核心，提高孕育效果；Ca屬堿土金屬，Ca能生成氧化物、硫化物、氮化物，造渣凈化鐵液和構(gòu)成晶核內(nèi)物質(zhì)；通過添加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；細化的孕育劑結(jié)構(gòu)(200?500 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，孕育時間過長，會降低形核能力，為防止孕育劑的衰退，首次向容器中加入鐵水到容器中盛滿鐵水的時間控制在lOmin之內(nèi)。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0021]實施例1(制備)
[0022]按重量百分比計66 %的Si，3 %的Zr, 2 %的Ca, 2.5 %的Μη, 1.5 %的Fe304以及25 %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，至原料混合均勻；真空冷卻形成塊體，將塊體粉碎成平均粒徑為200 μ m的合金粉末即可。
[0023]實施例2 (制備)
[0024]按重量百分比計70 %的Si，1 %的Zr，1 %的Ca, 0.5 %的Fe304以及27.5 %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5min，熔煉的過程中不停攪拌，至原料混合均勻；真空冷卻形成塊體，將塊體粉碎成平均粒徑為500 μ m的合金粉末即可。
[0025]實施例3 (制備)
[0026]按重量百分比計68 %的Si，2 %的Zr，1.6 %的Ca，1 %的Mn，1 %的Fe304以及26.4 %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1350°C，熔煉6min，熔煉的過程中不停攪拌，至原料混合均勻；真空冷卻形成塊體，將塊體粉碎成平均粒徑為300 μ m的合金粉末即可。
[0027]實施例4 (制備)
[0028]按重量百分比計68 % 的 Si，1.5 % 的 Zr，1.2 % 的 Ca，1.5 % 的 Mn，0.8 % 的 Fe304以及27 %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1450°C，熔煉8min，熔煉的過程中不停攪拌，至原料混合均勻；真空冷卻形成塊體，將塊體粉碎成平均粒徑為400 μ m的合金粉末即可。
[0029]實施例5 (應(yīng)用)
[0030]灰鑄鐵孕育劑作為鑄鐵領(lǐng)域的應(yīng)用，需通過三次孕育處理得到所需鑄件；
[0031]第一次孕育處理:在容器內(nèi)加入質(zhì)量相當于鐵水總質(zhì)量0.04%，粒徑為400 μπι的孕育劑；
[0032]第二次孕育處理:當加入的鐵水達到容器體積的二分之一時，均勻撒入鐵水總質(zhì)量0.02 %，粒徑為300 μ m的孕育劑；
[0033]第三次孕育處理:當加入的鐵水達到容器體積的四分之三時，隨鐵水加入鐵水總質(zhì)量0.02%，粒徑為200?μ m的孕育劑。
[0034]鐵水的溫度為1200°C ;首次向容器中加入鐵水到容器中盛滿鐵水的時間控制在lOmin之內(nèi)。
[0035]實施例6 (應(yīng)用)
[0036]灰鑄鐵孕育劑作為鑄鐵領(lǐng)域的應(yīng)用，需通過三次孕育處理得到所需鑄件；
[0037]第一次孕育處理:在容器內(nèi)加入質(zhì)量相當于鐵水總質(zhì)量0.04%，粒徑為500 μπι的孕育劑；
[0038]第二次孕育處理:當加入的鐵水達到容器體積的二分之一時，均勻撒入鐵水總質(zhì)量0.02 %，粒徑為400 μ m的孕育劑；
[0039]第三次孕育處理:當加入的鐵水達到容器體積的四分之三時，隨鐵水加入鐵水總質(zhì)量0.02%，粒徑為300 μ m的孕育劑。
[0040]鐵水的溫度為1400°C ;首次向容器中加入鐵水到容器中盛滿鐵水的時間控制在lOmin之內(nèi)。
[0041]實施例7 (應(yīng)用)
[0042]灰鑄鐵孕育劑作為鑄鐵領(lǐng)域的應(yīng)用，需通過三次孕育處理得到所需鑄件；
[0043]第一次孕育處理:在容器內(nèi)加入質(zhì)量相當于鐵水總質(zhì)量0.04%，粒徑為450 μπι的孕育劑；
[0044]第二次孕育處理:當加入的鐵水達到容器體積的二分之一時，均勻撒入鐵水總質(zhì)量0.02 %，粒徑為350 μ m的孕育劑；
[0045]第三次孕育處理:當加入的鐵水達到容器體積的四分之三時，隨鐵水加入鐵水總質(zhì)量0.02%，粒徑為250 μ m的孕育劑。
[0046]鐵水的溫度為1300°C ;首次向容器中加入鐵水到容器中盛滿鐵水的時間控制在lOmin之內(nèi)。
[0047]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種灰鑄鐵孕育劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)按質(zhì)量百分比66?70%的Si，1?3%的Zr，1?2%的Ca，0?2.5%的Mn，F(xiàn)e304:0.5?1.5%以及余量為Fe以及不可避免的微量元素混合均勻，粉碎； (2)將粉碎的合金原料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?1500°C熔煉5?lOmin，熔煉的過程中不停攪拌，至原料混合均勻； (3)真空冷卻形成塊體，將塊體粉碎成平均粒徑為200?500μm的合金粉末。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種灰鑄鐵孕育劑在鑄鐵中的應(yīng)用，其特征在于，通過三次孕育處理得到所需鑄件。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的灰鑄鐵孕育劑在鑄鐵中的應(yīng)用，其特征在于，第一次孕育時，在容器內(nèi)加入質(zhì)量相當于鐵水總質(zhì)量0.04%，粒徑為400?500 μ m的孕育劑。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的灰鑄鐵孕育劑在鑄鐵中的應(yīng)用，其特征在于，當加入的鐵水達到容器體積的二分之一時，均勻撒入鐵水總質(zhì)量0.02%,粒徑為300?400 μm的孕育劑，進行第二次孕育處理。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的灰鑄鐵孕育劑在鑄鐵中的應(yīng)用，其特征在于，當加入的鐵水達到容器體積的四分之三時，隨鐵水加入鐵水總質(zhì)量0.02%，粒徑為200?300 μm的孕育劑。6.一種如權(quán)利要求3、4、5任一所述的灰鑄鐵孕育劑在鑄鐵中的應(yīng)用，其特征在于，所述鐵水的溫度為1200?1400°C。7.如權(quán)利要求2所述的一種灰鑄鐵孕育劑在鑄鐵中的應(yīng)用，其特征在于:首次向容器中加入鐵水到容器中盛滿鐵水的時間控制在lOmin之內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種灰鑄鐵孕育劑的制備方法，包括以下步驟：將66～70％的Si，1～3％的Zr，1～2％的Ca，0～2.5％的Mn，F(xiàn)e3O4：0.5～1.5％以及余量為Fe以及不可避免的微量元素混合均勻、粉碎、熔煉、攪拌、冷卻、粉碎，備用。本發(fā)明還公開了該灰鑄鐵孕育劑的應(yīng)用。采用本發(fā)明提供的灰鑄鐵孕育劑，能夠改善灰鑄鐵的綜合性能，并提高孕育效率。
【IPC分類】C21C1/08, C22C33/08
【公開號】CN105238987
【申請?zhí)枴緾N201510725646
【發(fā)明人】韓崗, 馬銀強, 林志國
【申請人】成都宏源鑄造材料有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月30日