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(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?；诣T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(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)合孕育劑，如鉻、銅等，然而，在添加上述材料時(shí)，會引入新的問題。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(shí)間、耐磨性、抗拉強(qiáng)度、斷面均勻程度均大幅提高的灰鑄鐵孕育劑的制備方法。
[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(dá)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%，增碳劑:0.5?1%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)將粉碎的合金原料混合均勻后放入真空熔煉爐內(nèi)，用氬氣置換爐內(nèi)空氣，升溫至1300°C至1500°C以使得各原料融化，機(jī)械攪拌均勻；
[0012](3)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；
[0013](4)將塊體粉碎成平均粒徑為200?500 μ m的合金粉末。
[0014]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_。
[0015]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；
[0016]將相對于鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.04?0.08%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 ；
[0017]第一次孕育處理:在容器內(nèi)加入第一份孕育劑；
[0018]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(shí)，加入第二份孕育劑；
[0019]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。
[0020]進(jìn)一步，所述鐵水的溫度為1200?1400°C。
[0021]進(jìn)一步，首次向容器中加入鐵水到容器中盛滿鐵水的時(shí)間控制在lOmin之內(nèi)。
[0022]進(jìn)一步，鐵水經(jīng)過第三次孕育處理后，攪拌均勻，孕育1?2個小時(shí)，溫度保持在1000 ?1200。。。
[0023]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。
[0024]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(xì)小的A型石墨；Mn是一種反石墨穩(wěn)定細(xì)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，能造渣凈化鐵液和構(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(shí)間；通過添加增碳劑可以使鑄件達(dá)到較高的抗拉強(qiáng)度；迅速冷卻的孕育劑，其晶粒較易細(xì)化；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；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A1也能減小白口和針孔形成的可能性；孕育時(shí)間過長，會降低形核能力，為防止孕育劑的衰退，孕育的時(shí)間控制在2h之內(nèi)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0026]實(shí)施例1(制備)
[0027]按重量百分比計(jì)66 % 的 Si，3 % 的 Zr，2 % 的 Ca，2.5 % 的 Mn，1.5 % 的 Fe304，0.5%的增碳劑以及24.5 %的Fe混合均勻后粉碎，放入真空熔煉爐內(nèi)，用氬氣置換爐內(nèi)空氣，升溫至1300°C，待各原料融化后，機(jī)械攪拌均勻；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200 μ m的合金粉末。其中，增碳劑的組分包括:C:99%,S:0.4、水分:0.2%，粒度為0.2?1mm。
[0028]實(shí)施例2 (制備)
[0029]按重量百分比計(jì)70 %的Si，1 %的Zr，1 %的Ca，0.5 %的Fe304，1 %的增碳劑以及26.5%的Fe混合均勻后粉碎，放入真空熔煉爐內(nèi)，用氬氣置換爐內(nèi)空氣，升溫至1500°C，待各原料融化后，機(jī)械攪拌均勻；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500 μm的合金粉末。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_。
[0030] 實(shí)施例3(制備)
[0031 ]按重量百分比計(jì) 68 % 的 Si，2 % 的 Zr，1.6 % 的 Ca，1 % 的 Mn，1 % 的 Fe304，0.6