[發明專利]一種納米改質鑄件的制備方法

有效

• 申請號: 201410182815.6
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103937925A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 俞保平
• 申請（專利權）人: 蕪湖市和蓄機械股份有限公司
• 主分類號: C21C1/08
• 分類號: C21C1/08;B22D27/20
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及鑄鐵技術領域，尤其是納米改質鑄鐵技術領域。

背景技術

鑄鐵對于人類文明社會的進程曾經發揮過巨大作用，但近年來由于受能源、勞動力價格和環境等綜合因素的影響，面對輕合金(鋁、鎂)材料和其它新型工程材料以及制造工藝的競爭，西方工業發達國家鑄件產量增速減慢，鑄鐵產量明顯下降，一度在人們的印象中，鑄鐵被歸入古老一類，被看作是“走向衰微，對人類已失去利用潛力”的材料。

20世紀60年代以來，全世界鑄件發展很快，但是到80年代后，增速減慢。產生這種現象的原因是受到新型工程材料如塑料、復合材料、陶瓷等競爭的結果。

中國是發展中國家，對鑄件的需求越來越多，但是鑄件無論在質量還是在數量方面均與發達國家具有很大的差距。因此，我國的鑄造生產尚有很大發展空間，鑄鐵件占整個鑄件產量的70％-80％。

當物質顆粒的尺寸處于納米級時，可以被稱為納米材料。由于納米結晶尺寸效應，納米金屬及其合金材料的硬度和強度增加，而復合材料是性質不同的材料通過一定的方法形成的兩個或兩個以上不同相態結構的材料。當復合材料中的一相晶粒的尺寸至少在一維尺寸上達到納米量級時，這種材料可以被稱為納米復合材料。

納米改質劑具有高硬度、耐高溫、粒度小和分散性好的特點，與金屬具有較好的結合力。在結晶過程中形成的晶核大大增加成晶數量和減少晶粒尺寸，達到細化晶粒，改善金屬材料力學性能、加工性能和使用性能的目的。

面對鑄鐵材料的磨損性能和硬度相對較低的特點，現代工業對鑄鐵材料提出了更高的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種納米改質鑄鐵的制造方法，使得該鑄鐵具有更高的硬度和韌性。

為了解決上述技術問題，本申請人在大量試驗的基礎上，提出下列技術方案：

一種納米改質鑄件的制備方法，其特征在于所述的方法由下列步驟組成：以生鐵和/或廢鋼為原料，加入到爐中熔化，當鐵水溫度達到1450℃時，均勻的噴吹入純凈氬氣8-15分鐘，隨后通過氬氣均勻的噴吹入納米改質劑，靜置3-8分鐘，出爐，澆鑄即得；

所述納米改質劑質量比為9:1的C：Si組成，粒徑為10-500nm；

所述納米改質劑與鐵水的質量比為0.8-1.2:1000。

所述的原料包括原始料和回爐料，兩者的質量比為4:1。

所述的原料還可以包括釩鐵、鈦鐵、硅鐵、鉻鐵中的一種或幾種。

所述純凈氬氣的噴吹時間為10分鐘。

所述納米改質劑的噴吹時間為10分鐘。

所述靜置的時間為5分鐘。

所述納米改質劑與鐵水的質量比為1:1000。

采用本發明的納米改質鑄件具有良好的抗拉強度和韌性。其有益技術效果可以通過下述試驗證明。

試驗例1納米改質鑄鐵與未改質鑄鐵的性能比較

1、試驗材料：

納米改質鑄鐵，按實施例3方法制備。

未改質鑄鐵，除不加納米改質劑外，余方法同實施例3。

2、方法與結果

2.1金相組織

參照“GB/T1348-2009球墨鑄鐵件”和“GB/T9441-2009球墨鑄鐵金相檢驗”，測定兩者的球化級別。

結果表明，未改質鑄鐵的球化級別為3級，而納米改質鑄鐵的球化級別為2級。

2.2力學性能

參照“GB/T1348-2009球墨鑄鐵件”和“GB/T228-2002金屬材料室溫拉伸試驗方法”，測定兩者單鑄試樣的抗拉強度和伸長率，結果見表1。結果表明，未改質鑄鐵的力學性能達到QT500-7標準，而納米改質鑄鐵則達到QT500-10標準。

表1兩種鑄鐵的力學性能比較

2.3沖擊韌性

參照“GB/T1348-2009球墨鑄鐵件”和“GB/T229-2007金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法”，測定兩者V型缺口單鑄試樣的沖擊功，結果見表2，結果表明采用本方法納米改質后，鑄鐵具有更優的沖擊韌性。

表2兩種鑄鐵V型缺口單鑄試樣的沖擊功比較