[發明專利]一種孕育鑄鐵及其制備方法

有效

• 申請號: 201210389084.3
• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN102864368A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 張群;趙浩峰;王玲;劉光宇;邱奕婷;張詠;林瑩瑩;鄭澤昌;張金花;陸陽平
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: C22C37/06
• 分類號: C22C37/06;C22C37/10;C22C33/08
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，涉及一種孕育鑄鐵及其制備方法。

背景技術

在金屬材料領域中，鑄鐵的性能及制備是研究的熱點。專利號為200910068334.1、名稱為高鉻鑄鐵復合孕育劑及其制備方法的發明專利，公開了一種含鉻的鑄鐵合金，該高鉻鑄鐵復合孕育劑是一種納米晶的稀土硅鐵+硼鐵的高鉻鑄鐵復合孕育劑，由Fe-Ce-Si-Ca?中間合金和Fe-B中間合金組成，其重量比為Fe-Ce-Si-Ca中間合金∶Fe-B中間合金＝?1∶0.07～0.13。該高鉻鑄鐵復合孕育劑的制備方法是：以元素組成為30.7％Fe、30％Ce、37.5％Si和1.8％Ca的商購Fe-Ce-Si-Ca中間合金和元素組成為78.61％?Fe、20.76％B、0.35％Si和雜質(0.108％Al+0.018％P+0.15％?C+0.004％S)的商購Fe-B中間合金為原料，按重量比為Fe-Ce-Si-Ca中間合金∶Fe-B?中間合金＝1∶0.07～0.13混合，放入水冷銅坩堝內，調節電極位置，使之與坩堝內的原料合金顆粒之間的距離為0.5～1.5mm，關閉爐門、進料口、出料口和放氣閥，抽真空至高于5×?10^-3Pa后，用氬氣洗爐，隨后充入氬氣至0.04～0.05Pa，起弧后調節弧電流逐步上升?至500～600A，將坩堝內的原料合金熔化，待該合金全部熔化成液態時，傾斜該坩堝得到平均厚度為0.2～?0.5mm，平均寬度為0.3～0.7mm，平均長度為0.8～1.5mm，晶粒小于100nm的薄片狀?的納米晶的稀土硅鐵+硼鐵的高鉻鑄鐵復合孕育劑。該方法制備復雜，材料成本高，效果也不好，因此缺乏市場競爭力。

發明內容

本發明的目的就是針對上述技術缺陷，提供一種孕育鑄鐵，該孕育鑄鐵具有良好的綜合性能，材料成本低。

本發明的另一目的是提供上述孕育鑄鐵的制備方法，該制備方法工藝簡單，生產成本低，操作安全，適于工業化生產。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種孕育鑄鐵，各成分的重量百分含量如下：C?3.3-3.5％，Si?1.3-1.5％，Mn?1.3-1.6％，P?0.03-0.05％，S?0.06-0.07％，Cr?21-23％，Nd?0.25-0.29％，Sn?0.25-0.29％，Ti?0.25-0.29％，Se?0.25-0.29％，其余為Fe。

一種所述孕育鑄鐵的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照孕育鑄鐵的成分稱取各原料：鉻的純度大于99.5%；Si以75硅鐵中間合金的方式加入；Mn以65錳鐵中間合金的方式加入；鐵以20鋼的方式加入；C以含碳99.9%的石墨方式加入；Nd、Sn、Se和Ti以Nd-Sn-Se-Ti-Zn鐵合金粉方式加入,?所述Nd-Sn-Se-Ti-Zn鐵合金粉的顆粒直徑為1-3?mm、成分及含量為Nd?5%、?Sn?5%、?Se?5%、?Ti?5%、?Zn?5%、余為鐵；所有百分數均為重量百分數；

（2）先將75硅鐵中間合金、65錳鐵中間合金、20鋼、鉻、石墨加入感應爐中熔化形成合金液，熔化溫度為1500-1520℃；

（3）將Nd-Sn-Se-Ti-Zn鐵合金粉放入堤壩式澆包中的凹坑中，然后覆蓋草木灰，將所述合金液澆注澆包，鑄造成鑄錠；所述澆注溫度為1450～1500℃；

（4）將所述鑄錠加熱至980～1000℃并保溫4-6小時，空淬，回火后得到孕育鑄鐵。

步驟（4）中回火溫度為220-240℃。

本發明相比現有技術的有益效果如下：

Nd具有變質作用。變質作用主要表現在：使鑄態純鐵的二次枝晶臂間距減小，細化組織；最重要的是，稀土能改變夾雜物的性質、形態和分布，從而提高鑄鐵的各項性能。Ti在一定含量范圍內，能細化晶粒，提高鑄件強度和品質系數，略微增加硬度。Nd、Ti結合可改善晶界和抑制局部弱化，影響相變和改善組織，影響雜質元素的溶解度和其它微量元素的交互作用等。

Se具有成核的基地作用，形成高熔點夾雜物作為非自發形核核心，沿晶界富集抑制晶粒長大，細化晶粒；并且能提高鑄件硬度。Nd、Ti、Se、Sn結合改善碳化物形態。

Sn在鑄鐵中是作為有效合金元素添加，和Se一樣能夠改善碳化物形態。Nd、Ti、Se、Sn結合可大大提高材料的強度和韌性。