[發明專利]一種球墨鑄鐵孕育劑及其制備方法和在冶煉球墨鑄鐵中的應用

有效

• 申請號: 201310392628.6
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103484749A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 俞光杰;李建國;劉銳
• 申請（專利權）人: 寧波康發鑄造有限公司
• 主分類號: C22C33/08
• 分類號: C22C33/08;B22D1/00;C22C37/04
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技術領域

本發明涉及一種球墨鑄鐵熔煉的鐵液處理技術，尤其涉及一種球墨鑄鐵孕育劑及其制備方法和在冶煉球墨鑄鐵中的應用。

背景技術

球墨鑄鐵是一種重要的工程材料，由于球墨鑄鐵的力學性能性能接近于鋼，不少鑄鋼件及鍛鋼件為球墨鑄鐵所代替，因此，球墨鑄鐵在工業上獲得了廣泛的應用。要想達到良好的力學性能，可以采用以下方法：熱處理、合金化、孕育處理。其中孕育處理是比較簡便而又經濟、行之有效的方法，它不僅促進石墨化，防止自由滲碳體和白口出現，而且有助于球化，使石墨變得更細小，更圓整，分布更加均勻，從而提高球鐵件的綜合力學性能。其作用就在于改變鑄鐵共晶結晶的凝固條件，達到消除白口、促進石墨化、細化晶粒、提高組織均勻性，從而改善鑄鐵的力學性能和加工性制。

鑄鐵的孕育劑有碳基和硅基兩類，碳基孕育劑具有石墨化能力強、衰退慢等優點，但它的熔點高，要在1450℃以上處理，生產上使用有困難，因此目前主要用硅鐵作為基本的孕育劑，生產中普遍應用的是75SiFe，但其孕育效果較差，為消除自由滲碳體，需要加入量較大，為控制終硅量，則必須降低原鐵水的硅量，這給回爐料的應用及配料帶來了一定難度，于是嚴重制約了生產過程中對回爐料的利用率，造成回爐料大量積壓，給工業生產造成很大的浪費；另外，75SiFe的孕育衰退速度較快，厚大件或同一鑄件厚大部分易因冷速慢、凝固時間長而使石墨球粗大、畸變，甚至形成蠕墨或碎塊狀石墨，從而顯著降低力學性能。

為了強化孕育效果，生產中常在孕育劑中添加少量的鋁、鈣、鍶、鋇、稀土等元素，來增強孕育劑的孕育效果，這樣往往會產生意想不到的效果，現有技術中已有報道，如中國發明專利（公開號：CN101704070A）涉及一種鐵硅鑭孕育劑。該孕育劑由70-75%的Si、1.0-2.0%的Ca、1.0-1.5%的Ba、0.7-1.3%的Al、0.5-1.3%的La、余量為Fe組成。在該發明中，加入了少量La元素，La元素屬于動力過冷元素，用來脫氧去硫消除S、O在石墨球螺旋生長位錯口的封堵作用，促進石墨球生長。S、O的含量過高或過低，都將使得鑄鐵組織白口化，但是，硫化物、氧化物都是石墨球形核時的基底物質，尤其是硫化物熱力學穩定性越高，其孕育作用就越大，所以硫是促使孕育反應順利進行的不可或缺的成分。

發明內容

本發明針對現有技術所存在的缺陷，提供一種含有O、S、Bi等微量元素的低硅高效球墨鑄鐵孕育劑。

本發明的第一個目的可通過下列技術方案來實現：一種球墨鑄鐵孕育劑，主要由以下重量百分比成分組成：Bi：3-6%，Si：40-50%，Ba：0.5-3%，La：0.1-3%,Ca：10-18%，O：1-3%，S：0.5-3%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。

相較于現有技術，本發明孕育劑由Bi、Si、Ba、La、Ca、O、S、Fe以及不可避免的微量元素組成。本發明在孕育劑中加入一定量的Bi、Si、Ba、La、Ca元素，在增加石墨球數，增加共晶團的個數，減少白口傾向，增加基體中鐵素體的含量，對改善球鐵的組織和提高鑄鐵強度、硬度、抗衰退能力、伸長率等性能起有益的作用。本發明在引入一定量的金屬元素的同時，引進一定濃度的非金屬元素S和O。孕育劑中反應能力強的Ca以及鐵水中的Mn等金屬元素與S、O作用后，就會產生較多的氧化物、硫化物作為石墨形核的晶核。通過瞬時孕育處理，石墨生核過程中將同時受益于Ca、Bi、S、O的協同作用，反應形成的高熔點穩定化合物，可以作為石墨異質形核的核心，起到了很好的孕育效果。

作為優選，所述孕育劑由以下重量百分比成分組成：Bi：3%，Si：40%，Ba：0.5%，La：0.3%,Ca：10%，O：1%，S：0.5%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。

作為優選，所述孕育劑由以下重量百分比成分組成：Bi：4%，Si：45%，Ba：1.5%，La：1.5%,Ca：14%，O：2%，S：1.5%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。

作為優選，所述孕育劑由以下重量百分比成分組成：Bi：6%，Si：50%，Ba：2.5%，La：2.5%,Ca：18%，O：3%，S：2.5%，余量為Fe以及不可避免的微量元素。