[發明專利]一種高強度灰鑄鐵用孕育劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310117867.0
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN103146984A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 劉憲民;劉明亮;焦守民;郭宏濤;周長猛
• 申請（專利權）人: 山東匯豐鑄造科技股份有限公司
• 主分類號: C22C33/08
• 分類號: C22C33/08;C21C1/08
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 韓百翠

技術領域

本發明涉及一種高強度灰鑄鐵用孕育劑及其制備方法，屬于鑄造技術領域。

背景技術

孕育劑是一種可促進石墨化，減少白口傾向，改善石墨形態和分布狀況，增加共晶團數量，細化基體組織的加工助劑。它在孕育處理后的短時間內（約5-8分鐘）有良好的效果，是提高鑄件性能的最有效或最經濟的途徑之一。

隨著機械工業的發展，對灰鑄鐵的強度要求越來越高，現有的SiFe75合金等孕育劑無法提高灰鑄鐵的強度，因此無法滿足鑄件的強度要求。為了提高灰鑄鐵的強度，要增加爐中廢鋼的加入量，以降低鑄鐵的碳當量，生產結果表明：鑄鐵的機械強度滿足了要求，但同時出現了下述問題：（1）由于爐料中廢鋼加入量增多，廢鋼質量不高，表面銹蝕嚴重，鑄鐵中的含氣量增高，鑄件因氣孔報廢的百分率升高，浪費了大量的原材料；（2）鑄件內在質量不均勻，鑄件寬、厚不同處的硬度懸殊大；（3）共晶團粗大，加工性能不好。

發明內容

本發明克服了上述現有技術的不足，提供了一種高強度灰鑄鐵用孕育劑及其制備方法，該孕育劑與普通75硅鐵孕育劑相比，應用該孕育劑的灰鑄鐵的抗拉強度可提高30-60MPa，從而滿足了鑄件的強度要求。

本發明的技術方案是：一種高強度灰鑄鐵用孕育劑，其化學成分及其重量百分比為：Si：65-72%，Al：0.5-1.2%，Zr：0.5-1.5%，RE：0.6-1.8%，Mn：4.0-6.0%，Sn：0.4-1.2%（或Sb：0.1-0.4%），C<0.2，S<0.02，P<0.05，余量為鐵及不可避免的雜質。

制備方法：按上述的化學成分及重量百分比調配原料，將含有Si、Al、RE、Mn的鐵合金以及金屬鋯、金屬錫或者金屬銻混合、熔煉、冷卻，粉碎成3-8mm的顆粒。

使用方法：使用任何常規方法將孕育劑加入到灰鑄鐵的鐵水中，加入總量為鐵水質量的0.4-0.6%。優選是澆包內孕育處理。

本發明的有益效果是：該孕育劑化學成分中一方面增加了Al、Zr和RE等元素從而促進石墨形核、增強孕育效果和減小孕育衰退；同時增加了Sn/Sb、Zr、Mn等元素從而促進珠光體形成并減小珠光體片間距。本發明進一步通過實踐證明，該孕育劑可顯著減小白口傾向、細化石墨、減小組織壁厚敏感性，并明顯增加珠光體含量，從而提高灰鑄鐵的抗拉強度。對于相同成分的原鐵水，與普通75硅鐵孕育劑相比，應用該孕育劑鑄鐵的抗拉強度可提高30-60MPa。

具體實施方式

實施例1

配比（重量份）：Si：65-72%，Al：0.5-1.2%，Zr：0.5-1.5%，RE：0.6-1.8%，Mn：4.0-6.0%，Sn：0.4-1.2%，C<0.2，S<0.02，P<0.05，余量為鐵及不可避免的雜質。

制備方法：Si由硅鐵（FeSi75Al1.5、FeSi45Al1.5）提供，RE由稀土硅鐵合金（FeSiRe26）提供，Mn由錳鐵提供，Zr、Sn分別由金屬鋯、金屬錫提供；將上述原料混合、熔煉、冷卻，粉碎成3-8mm的顆粒。

實施例2

配比（重量份）：Si：65-72%，Al：0.5-1.2%，Zr：0.5-1.5%，RE：0.6-1.8%，Mn：4.0-6.0%，Sb：0.1-0.4%，C<0.2，S<0.02，P<0.05，余量為鐵及不可避免的雜質。

制備方法：Si由硅鐵（FeSi75Al1.5、FeSi45Al1.5）提供，RE由稀土硅鐵合金（FeSiRe29）提供，Mn由錳鐵提供，Zr、Sb分別由金屬鋯、金屬銻提供；將上述原料混合、熔煉、冷卻，粉碎成3-8mm的顆粒。

試驗方法：

1.1原鐵液化學成分設計（重量比）：C：3.2-3.4%，Si：1.5-2.0%，Mn：0.8-1.0%，S<0.05，P<0.06，Cr：0.2-0.3%，Cu：0.6-0.8%，余量為Fe及不可避免的雜質。

1.2原料：生鐵：回爐料：廢鋼=50：30：20，微量合金化材料為鉻鐵合金、純銅和硅鐵。

1.3將上述原料在中頻感應爐內熔融，熱電偶測溫，鐵水的出爐溫度為1510℃，澆包內孕育，分別加入0.5wt%的SiFe75合金孕育劑和0.5wt%的本發明實施例1-2的孕育劑進行孕育處理；充分攪拌后在樹脂砂型中澆注，抗拉強度及布氏硬度測定等，試樣鐵棒的尺寸為其抗拉強度、布氏硬度等指標測定結果如表1所示。

表1實施例1-2與SiFe75的抗拉強度及布氏硬度比較

從表1可以看出：本發明的孕育劑的抗拉強度得到了大幅度提高。并進一步通過實踐證明，該孕育劑可顯著減小白口傾向、細化石墨、減小組織壁厚敏感性，并明顯增加珠光體含量，從而提高了灰鑄鐵的抗拉強度。