[發明專利]蠕墨鑄鐵用新型蠕化劑

有效

• 申請號: 201610534697.X
• 申請日: 2016-07-08
• 公開（公告）號: CN107586911B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 陳蘊博;張東博;張海燕;張洋;左玲立;李雙雙;劉曉萍;祁曄思
• 申請（專利權）人: 北京機科國創輕量化科學研究院有限公司;華北電力大學;山東隆基機械股份有限公司
• 主分類號: C21C1/10
• 分類號: C21C1/10;C22C33/10
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本發明涉及一種新型的蠕墨鑄鐵蠕化劑配方及其工藝技術，屬于鑄鐵熔煉處理領域。開發新型的蠕化劑對于提高蠕墨鑄鐵使用性能和降低生產成本具有重要的意義。本發明采用Gd?Mg?Zr?Si系的合金作為蠕墨鑄鐵的蠕化劑。其配方為：Mg的含量為4?6wt.％，Zr的含量為7?8wt.％，Gd的含量為0.1?0.5wt.％，Ca的含量為4?4.5wt.％，Si的含量為48?52wt.％，Al的含量為1?2.0wt.％，MgO的含量＜1.0wt.％，其余為鐵。通過本發明的蠕化劑添加，在蠕墨鑄鐵中得到蠕墨形態非常好，蠕墨呈短而寬的形態，對金屬的割裂作用更小。因此，通過本發明從而獲得蠕化率、工藝等優化的蠕化劑。

技術領域

本發明涉及一種新型蠕墨鑄鐵的蠕化劑配方及其工藝技術，屬于鑄鐵熔煉處理領域。

背景技術

隨著科學技術的高速發展，對鑄鐵性能的要求越來越高。蠕墨鑄鐵自從被發現以來，由于優異的性能受到廣泛的關注。在蠕墨鑄鐵中碳主要以蠕蟲狀石墨析出，并存在于金屬基體之中，蠕墨鑄鐵中石墨的金相形態類似于蠕蟲，其端部具有近似于球狀石墨的年輪狀結構，而蠕墨鑄鐵的蠕化率和石墨形態對鑄鐵性能的影響很大。為了獲得蠕墨鑄鐵，在其生產過程中向其中添加一定量的蠕化劑。但由于鐵水中合適的蠕化元素殘留量范圍很窄，蠕化處理難以控制。因此，開發新型的蠕化劑對于提高蠕墨鑄鐵的使用性能和降低生產成本具有重要的意義，新型蠕化劑的研制具有重要的社會和經濟效益。

盡管蠕墨鑄鐵的石墨形態介于片層狀和球狀之間，但蠕墨鑄鐵卻表現出優良的綜合力學性能，尤其在惡劣的工作環境中，會發揮出其所具有的出色的抗熱疲勞性能的優點，因此，在熱工況下服役的鑄鐵零部件，通常會采用蠕墨鑄鐵來提高零件的使用性能和延長使用壽命。對于蠕墨鑄鐵來說，由于其蠕墨化工藝生產不穩定，導致其發展過程經歷了艱難和曲折階段。為了獲得想要的組織及性能，在熔煉的過程中在鐵水中添加蠕化劑能夠有效的實現石墨的蠕蟲化，尤其采用稀土合金的蠕化劑，對石墨的蠕化具有重要的作用。但在蠕墨鑄鐵的實際生產過程中影響石墨蠕化的工藝因素很多，如蠕化劑稀土元素的組成，在生產時蠕化劑的加入量，蠕化及孕育處理工藝，溫度和冷卻速度等工藝參數。從而使其工藝穩定性難以控制。然而面對生產控制的難度較大問題，采用正確的解決問題方法，會起到很好的效果。其中正確選用蠕化劑和其生產工藝是穩定生產蠕墨鑄鐵鑄件的技術關鍵。尋找新型蠕化劑成為蠕墨鑄鐵生產和研究的主要方向。本發明是采用新型的稀土合金作為蠕墨鑄鐵生產中的蠕化劑，對于蠕墨鑄鐵的穩定生產具有重要的意義。

發明內容

目前大多數的稀土合金蠕化劑采用(Ce、La)-Mg-Ti-Si系合金，雖然此類蠕化劑可獲得較好的蠕化效果，然而由于殘留的Ti引起Ti的積累，造成爐料的污染。同時中國是富稀土國家，擁有豐富的稀土資源，因此開發出不同類型和品種的稀土合金蠕化劑，對于蠕墨鑄鐵蠕化劑和蠕墨鑄鐵的發展具有重要的作用。Gd、Zr在合金中能夠有效的細化晶粒，提高組織均勻性、減少鑄造缺陷，有效改善合金的強韌性和塑性。因此本發明采用Gd-Mg-Zr-Si系的合金作為蠕墨鑄鐵的蠕化劑。新型蠕化劑的配方為：Mg的含量為4-6wt.％，Zr的含量為7-8wt.％，Gd的含量為0.1-0.5wt.％，Ca的含量為4-4.5wt.％，Si的含量為48-52wt.％，Al的含量為1-2.0wt.％，MgO的含量＜1.0wt.％，其余為鐵。通過本發明的蠕化劑的添加，在蠕墨鑄鐵中得到的蠕墨形態非常好，蠕墨呈短而寬的形態，對金屬的割裂作用更小，塑性鉸高。

其工藝過程為：