[發(fā)明專利]一種碳化鈦-鋁中間合金作為灰鑄鐵孕育劑的應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710067674.7
• 申請日: 2017-02-07
• 公開（公告）號: CN106755702B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設計）人: 王金國;王巍;賈麗;姜啟川;王慧遠
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C21C1/08
• 分類號: C21C1/08
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王淑秋

本發(fā)明涉及一種碳化鈦?鋁中間合金作為灰鑄鐵孕育劑的應用，所述孕育劑中，碳化鈦顆粒尺寸為80～600nm，碳化鈦顆粒的體積含量為20vol.％?40vol.％；孕育劑按照碳化鈦顆粒質(zhì)量分數(shù)0.25wt.％～0.50wt.％加入于灰鑄鐵熔體中。該應用方法孕育劑加入量少、成本低、工藝簡單，能夠改變灰鑄鐵凝固過程中初生奧氏體的生長形貌，形成空間結構復雜的網(wǎng)絡，限制共晶石墨的生長空間，從而得到細小、彎曲的石墨組織，能夠大幅度提高灰鑄鐵的抗拉強度。

技術領域

本發(fā)明屬于灰鑄鐵生產(chǎn)技術領域，涉及一種碳化鈦-鋁中間合金作為灰鑄鐵孕育劑的應用。

背景技術

在國內(nèi)外的鑄件生產(chǎn)總量中，灰鑄鐵作為一種傳統(tǒng)的金屬材料占有非常大的比重，這主要與其良好的鑄造成型性、低廉的價格、優(yōu)良的耐腐蝕、耐磨損、高硬度、鑄件質(zhì)量易控制等特性有關。隨著現(xiàn)代汽車行業(yè)向輕量化、大功率的發(fā)展，對灰鑄鐵材料的薄壁高強度性能要求也是越來越高。因此，亟需開發(fā)新型高效的孕育劑使灰鑄鐵的力學性能得到大幅度提高。

常用的提高灰鑄鐵力學性能的方法中，孕育處理能夠將鑄鐵件的機械性能提高至少1-2個牌號。常用的孕育劑主要分為兩類：石墨化孕育劑和穩(wěn)定化孕育劑。石墨化孕育劑可以促進石墨化，減少白口，主要包括含碳系列、含硅普通系列及特殊硅系列。但是含碳系列孕育劑的熔點溫度一般較高(>1450℃)，需選擇一定的孕育劑加入方式；特殊硅系列孕育劑雖衰退的速度很慢，但孕育效果卻不是非常明顯；穩(wěn)定化孕育劑不僅能夠促進石墨化，還能夠穩(wěn)定珠光體組織，如含Cr、N等元素的孕育劑。但是現(xiàn)階段常用的孕育劑還不能達到大幅度提高灰鑄鐵力學性能的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種碳化鈦-鋁中間合金作為灰鑄鐵孕育劑的應用，該應用方法孕育劑加入量少、成本低、工藝簡單，能夠改變灰鑄鐵凝固過程中初生奧氏體的生長形貌，形成空間結構復雜的網(wǎng)絡，限制共晶石墨的生長空間，從而得到細小、彎曲的石墨組織，能夠大幅度提高灰鑄鐵的抗拉強度。

所述孕育劑中，碳化鈦顆粒尺寸為80～600nm，碳化鈦顆粒的體積含量為20vol.％-40vol.％；孕育劑按照碳化鈦顆粒質(zhì)量分數(shù)0.25wt.％～0.5wt.％加入于灰鑄鐵熔體中。

碳化鈦顆粒尺寸優(yōu)選為80nm,孕育劑按照碳化鈦顆粒質(zhì)量分數(shù)為0.5wt.％加入于灰鑄鐵熔體中。

所述孕育劑通過鋁-鈦-碳體系熱爆合成方法制備，孕育劑中含有微米尺寸、亞微米尺寸及納米尺寸的碳化鈦顆粒。

所述的灰鑄鐵，合金成分按質(zhì)量百分比計：3.2～3.5C、1.5～1.8Si、0.8～1.0Mn、≤0.15P、≤0.12S，采用中頻感應爐熔煉，紅外線測溫儀測溫，鐵水出爐溫度1530℃，澆包內(nèi)孕育，充分攪拌后在樹脂砂型中澆注。

根據(jù)理論計算，TiC與奧氏體晶格錯配度<15％，具有成為初生奧氏體異質(zhì)核心的基本條件，從而增加初生奧氏體的數(shù)量并得到復雜的空間網(wǎng)絡框架結構，進而影響灰鑄鐵組織中石墨的形態(tài)、尺寸、數(shù)量和分布，從而提高灰鑄鐵的力學性能。

實驗證明，本發(fā)明將碳化鈦-鋁中間合金作為灰鑄鐵孕育劑，改變了灰鑄鐵的顯微組織，顯著提高了灰鑄鐵的力學性能。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。

圖1是實施例1微米尺寸TiC顆粒形貌。

圖2是實施例2亞微米尺寸TiC顆粒形貌。

圖3是實施例3納米尺寸TiC顆粒形貌。

圖4是對比例1試驗灰鑄鐵A初生奧氏體組織。

圖5是實施例1試驗灰鑄鐵B初生奧氏體組織。

圖6是實施例2試驗灰鑄鐵C初生奧氏體組織。