[發(fā)明專利]一種薄壁急冷件孕育劑及其制備方法和應(yīng)用

無效

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• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104213014A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓崗;馬銀強(qiáng);林志國
• 申請（專利權(quán)）人: 成都宏源鑄造材料有限公司
• 主分類號: C22C33/08
• 分類號: C22C33/08;C22C37/10;B22D1/00;C21C1/08
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鑄造領(lǐng)域，尤其涉及一種薄壁急冷件孕育劑和制備方法，以及其在鑄造領(lǐng)域的應(yīng)用。

背景技術(shù)

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，其在鑄造領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。

隨著材料科學(xué)和結(jié)構(gòu)工藝學(xué)的飛速發(fā)展，薄壁零件能夠具有高強(qiáng)度、重量輕、高承載性等特點，在汽車、國防、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。特別是在要求降低自身重量又不失強(qiáng)度、剛度的航空航天工業(yè)中得到很好的應(yīng)用。目前，薄壁零件正在向極薄化、大尺寸化和復(fù)雜化的方向發(fā)展。

目前，大多數(shù)生產(chǎn)廠家使用薄壁急冷件孕育劑作為孕育劑生產(chǎn)薄壁急冷件，但是這些產(chǎn)品存在孕育時間短、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，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。

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，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)致薄壁急冷件硬度下降，添加銅不但在改善薄壁急冷件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

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，孕育后鑄件的孕育時間、消除白口能力、斷面均勻程度、耐磨性、硬度、抗拉強(qiáng)度低均大幅提高的孕育劑。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述薄壁急冷件孕育劑的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述薄壁急冷件孕育劑在鑄件方面的應(yīng)用。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種薄壁急冷件孕育劑，其配方按重量百分比計包括：Si：70～80％，Sr：0.6～1％，Ba：0～3％，Al：0.9～1.4％，F(xiàn)e₃O₄：0.5～1.5％，余量為Fe以及不可避免的微量元素。

上述薄壁急冷件孕育劑，優(yōu)選的技術(shù)方案中，配方按重量百分比計包括：Si：72～75％，Sr：0.7～0.9％，Ba：1～2.5％，Al：1.1～1.3％，F(xiàn)e₃O₄：0.5～1.5％，余量為Fe以及不可避免的微量元素。

上述薄壁急冷件孕育劑，優(yōu)選的技術(shù)方案中，進(jìn)一步包括按重量百分比計0～0.7％的Ca。

上述薄壁急冷件孕育劑的制備方法包括以下步驟：

(1)按重量百分比計70～80％的Si，0.6～1％的Sr，0～3％的Ba，0.9～1.4％的Al，0～0.7％的Ca以及余量為Fe的原料混合均勻后放入電爐中，重熔后澆注成塊體，并將塊體粉碎成平均粒徑為50～100μm的合金粉末；

(2)將得到的上述合金粉末以及平均粒徑在50～100μm的重量百分比為0.5～1.5％的Fe₃O₄粉末加入到混合容器中，混合均勻后與合金粉末和Fe₃O₄粉末總重量3～5％的硅酸鈉溶液一起加入到碾壓裝置中壓制成團(tuán)，最后粉碎成平均粒徑為200～500μm即可。

上述薄壁急冷件孕育劑在鑄造中的應(yīng)用，按鐵水與薄壁急冷件孕育劑的比例為1：0.1～0.2，在冶煉鑄鐵時，與普通生產(chǎn)一樣，只需在補(bǔ)充鐵水時，將包裝好的薄壁急冷件孕育劑隨鐵水流加入，鐵水出完后將包中鐵水進(jìn)行攪拌后，用保溫劑將鐵水覆蓋，即可澆注。

本發(fā)明提供的上述薄壁急冷件孕育劑技術(shù)方案具有以下有益效果：

1、Sr改善鑄鐵石墨形態(tài)，提高斷面均勻性，延長孕育衰退時間；

2、SiO₂晶體可以作為鐵液石墨結(jié)晶的外來晶核，促進(jìn)A型石墨的形成；

3、Si、Al生成氮化物，減少過量溶解氮含量，防止白口傾向；

4、在減少白口的同時并不顯著增加共晶團(tuán)數(shù)，因此可以減少縮孔、縮松傾向，改善鑄件致密性和耐水壓能力。

5、Si、Ba、Al、Sr能降低孕育劑熔點，由于熔點低瞬時擴(kuò)散快，孕育效果更好；

6、Sr、Ca、Ba同屬堿土金屬，Ca能生成氧化物、硫化物、氮化物，造渣凈化鐵液和構(gòu)成晶核內(nèi)物質(zhì)，Ba是堿土金屬中活性最大的元素，具有良好的脫氧作用，與氧生成穩(wěn)定的化合物，在鐵液表面形成“氣套”，阻止氧與氮的溶入，具有長效抗衰退的能力；

7、低含量的Al和Ca確保了其在加入鐵水中時產(chǎn)生的渣最少；