[發明專利]一種用于薄壁高強度灰鑄鐵的變質劑及其熔制方法

有效

• 申請號: 201810465165.4
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108642366B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 程俊偉;黃勝操;呂樂華;范隨長;郭亞輝;郭丹丹;馮志明;許海鐸;李自君;向玲芳
• 申請（專利權）人: 第一拖拉機股份有限公司
• 主分類號: C22C33/08
• 分類號: C22C33/08;C21C1/08
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 陳英超

一種用于薄壁高強度灰鑄鐵的變質劑及其熔制方法，變質劑成分及重量比含量：稀土3.0?8.0%、硅15.0?30.0%、鉻10.0?18.0%、鋯1.0?4.0%、錳7.0?14.0%、鈣0.2?1.5%，余量為鐵及不可避免的微量元素24.5?63.8%。所述變質劑，熔點低、溶解性好，不易形成硬質點；熔制后組份均勻，不易產生偏析，鑄件質量穩定；變質劑出鐵包內使用粒度的粒徑3?5mm，在包內不易卷入熔渣或黏附在包壁上；能夠增加鑄鐵中石墨數量，使片狀石墨尖角鈍化，從而提高鑄件力學性能；新的變質劑熔制方法得到的變質劑既滿足高強度灰鑄鐵強度的要求，又降低了收縮性能，同時又能夠替代或減少鉬、鉻合金的加入量。

技術領域:

本發明屬于材料工藝領域，涉及一種灰鑄鐵用變質劑, 尤其涉及一種用于薄壁高強度灰鑄鐵的變質劑及其熔制方法。

背景技術:

眾所周知，灰鑄鐵是一種具有片狀石墨的鑄鐵，因其斷裂時斷口呈暗灰色，故稱為灰鑄鐵，主要成分是鐵、碳、硅、錳、硫、磷，是應用最廣的鑄鐵。其力學性能、致密性低于蠕鐵，尤其是薄壁高強度灰鑄鐵廣泛應用于發動機缸體、缸蓋上，但是如果合金加入量過多，鑄件收縮傾向較大，鑄件滲漏率較高。缸體和缸蓋鑄件的質量直接影響著柴油發動機的使用壽命和性能。

影響鑄件力學性能的眾多工藝因素是灰鑄鐵生產的難點，如爐料、化學成分、出爐溫度、孕育劑加入量、澆注溫度等。其中孕育處理極其關鍵，它會改變鑄件的石墨形態和基體組織，從而影響鑄件的力學性能。作為與孕育劑一起在爐前澆注包內使用的變質劑，彌補了孕育劑在提高鑄件力學性能、降低合金加入量、減少鑄件收縮傾向方面的不足。制備變質劑方法的不同，決定了變質劑的熔點高低和使用方法的不同，也決定了其使用效果的差異。（參見； 王春棋，天津大學出版社，鑄鐵孕育理論與實踐）。

變質劑是薄壁灰鐵生產中使用的新材料，它不僅能夠提高灰鑄鐵的力學性能，替代或降低鉬鐵、鉻鐵合金的加入，減少灰鑄鐵鐵液凝固時的收縮傾向，增加石墨數量，改善鑄件石墨形態和基體組織，降低爐料中微量氣體元素對鑄件質量的影響。

目前國內開發使用的變質劑均是不同合金機械混合物質，或者是兩個合金熔制的中間合金與其他合金的機械混合物質。國家知識產權局2012.11.28公布的發明專利“一種高強度灰鑄鐵變質劑及其變質處理工藝”，申請號；201210330657.5；以及2012.12.12公布的發明專利“一種高強度灰鑄鐵變質劑及其變質處理工藝”，申請號201210330659.4；上述兩個專利都采用不同合金機械混合方法制作變質劑。由于兩者使用的合金熔點高低不同，熔點高的合金粒度均不大于1mm，在澆注包內加入使用時，粒度大熔點高的合金如鉻、鋯等，無法完全溶解，很容易在鑄件中形成硬質點，從而影響鑄件的力學性能和加工性能。即使變質劑粒度小于1mm，在出爐溫度較低時也會出現硬質點；第二，變質劑粒度不大于1mm時，在鐵液中加入時容易伴隨鐵液卷入鐵液的熔渣中，最后漂浮在鐵水表面，除渣時被扒出，或者黏附在澆注包包壁或包底上，影響使用效果；第三，機械混合的變質劑各元素成分沒有熔制的成分均勻，容易出現偏析現象，從而引起同一批鑄件性能忽高忽低，鑄件質量不穩定；第四，上述變質劑中復合加入氮成分，雖然能夠改善鐵液性能，但對大量使用含氮樹脂砂芯和使用含氮增碳劑和大比例廢鋼，電爐熔煉鐵液澆注的鑄件，幾種氮量疊加到很小的含量，就會出現裂隙狀氮氣孔（參見；中國機械工程學會鑄造分會，鑄造手冊第1卷第2版“鑄鐵”）。上述兩個專利側重于變質劑的組份及其變質處理工藝。

發明內容: