[發明專利]用于灰鑄鐵的非晶孕育劑及其制備方法和使用方法

有效

• 申請號: 201611025153.7
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN106755700B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 石衛東;劉清信;王晶;宋文濤
• 申請（專利權）人: 石衛東
• 主分類號: C21C1/08
• 分類號: C21C1/08;C22C33/08
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于鑄鐵合金，特別是涉及用于灰鑄鐵的非晶孕育劑及其制備方法和使用方法。

背景技術

灰鑄鐵具有良好的耐磨性、減震性和切削加工性，并具有較高的抗壓強度，故在工業上應用極廣。

由于灰鑄鐵中的碳主要以片狀石墨的形式分布于金屬基體中，其斷口呈暗灰色，因此可把灰鑄鐵看作是鋼的基體加上片狀石墨組成。由于石墨的強度相對于金屬基體來說是極小的，所以灰鑄鐵的組織可看作是鋼的基體上存在著許多“裂紋”，因而它的抗拉強度、塑性和沖擊韌度就有極限，為此提高灰鑄鐵性能成為鑄造業追求的目標。

目前提高灰鑄鐵性能的主要方法是：1、合理選擇化學成分，對灰鑄鐵性能影響最大的因素是碳當量。根據所希望獲得的組織和性能，選取合適的碳、硅含量。降低碳當量可減少石墨數量、細化石墨、增加初析奧氏體枝晶量，但降低碳當量會導致鑄造性能降低、鑄件斷面敏感性增大、鑄件內應力增加、硬度上升、加工困難等問題。2、改變爐料組成，灰鑄鐵的金屬爐料一般由新生鐵、廢鋼、回爐料和鐵合金等組成。加入廢鋼，降低鐵液含碳量，可以提高灰鑄鐵的力學性能。但對廢鋼的化學成分有嚴格要求并且不能有銹蝕。3、鐵液孕育處理，在高強度灰鑄鐵生產中，采用孕育處理時提高強度、改善石墨形狀及其分布的很有效手段，已得到普遍應用。但主要缺點有倆個方面：一是孕育劑消耗量大；二是孕育不良將導致白口傾向的加大及力學性能的下降。4、低合金化，灰鑄鐵的合金化是提高其力學性能和使用性能。但是合金元素的加入，增加材料成本。

現在普遍使用的孕育劑是細粒狀料、由粉料加粘結劑制成的塊料或預制塊，存在改性不徹底特別是對于鑄件強度的改善效果差的實際問題。

授權公告號CN103111609B公開了一種非晶態合金孕育處理鑄造鋁合金方法，所述孕育劑包括Zr系、Ni系、Cu系、Al系和Ti系多元非晶合金，成分按原子百分比為：Zr50Cu50；Zr55Cu30Al10Ni5；Zr65Cu15Al10Ni10；(Zr55Cu30Al10Ni5)95La5；Ni60Nb25Ti15；Ni70Nb10Ti10Zr10；Cu47Ti34Zr11Ni8；Cu47Ti34Zr11Ni8；Ti50Cu45Ni5；Ti50Cu45Ni5；Al84Ni10La6；(1)孕育劑的制備：a)在高純氬氣的保護下，將按一定比例混合的純金屬物料，在高真空多功能電弧爐中熔煉成合金，并吸鑄成棒材；b)然后將棒材通過高真空感應加熱單輥旋淬系統制成非晶條帶。孕育處理的工藝參數為：將制備好的非晶薄帶在鋁合金澆鑄之前加入鋁合金熔體，鋁合金熔體溫度為750℃-770℃；非晶孕育劑加入量為鋁合金重量的0.05-1.0wt.％；孕育處理時間為15-600秒；輔助機械攪拌0-300秒；輔助超聲震蕩0-180秒。該方法的孕育劑是薄條帶狀，便于在熔體中分散、均勻，其團簇和納米晶逐步分散于鋁合金熔體中，作為α-Al的異質形核核心，顯著地增加了鋁合金熔體中初生α-Al形核的核心數量，從而十分明顯地細化了α-Al晶粒。