[发明专利]一种孕育剂及其制备方法和在冶炼球墨铸铁的应用

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种孕育剂及其制备方法和该孕育剂作为冶炼球墨铸铁的应用。

背景技术

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，其有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。

在球墨铸铁的铸造过程中，孕育剂的选取尤为重要。孕育剂能减少白口倾向，改善石墨形态和分布状况，增加共晶团数量，细化基体组织。目前常用的孕育剂为硅铁，然而，硅铁孕育生产的铁液得到的铸件的抗拉强度在300N/mm²以下，屈服强度也在250N/mm²以下，不能满足一些需要高韧性的机器铸件要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种孕育效果好，孕育后铸铁的延伸率和韧性均大幅提高的孕育剂。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：提供一种孕育剂，其质量百分比为：Si：72％-76％，Ca：0.3％-0.9％，Al：0.1％-0.5％，余量为Fe以及不可避免的微量元素。

进一步地，该孕育剂质量百分比为：Si：72％，Ca：0.3％，Al：0.1％，余量为Fe以及不可避免的微量元素

进一步地，该孕育剂的质量百分比为：Si：74％，Ca：0.5％，Al：0.2％，余量为Fe以及不可避免的微量元素。

进一步地，该孕育剂的质量百分比为：Si：75％，Ca：0.7％，Al：0.5％，余量为Fe以及不可避免的微量元素。

进一步地，该孕育剂的质量百分比为：Si：76％，Ca：0.9％，Al：0.5％，余量为Fe以及不可避免的微量元素。

本发明还提供一种制备上述孕育剂的制备方法，其包括：

S1：按上述孕育剂的质量百分比称取合金原料，并将称取的合金原料粉碎；

S2：将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1220℃至1450℃以使得各原料熔化；

S3：待原料充分熔化混合后，真空冷却得到本发明孕育剂。

本发明再提供一种上述孕育剂在冶炼球墨铸铁的应用，其利用三次孕育处理得到球墨铸铁，第一次孕育处理是通过在球化包的球化剂上面覆盖质量相当于出炉铁液质量的0.25-0.35％，粒度为15-30毫米的孕育剂，铁液进入球化包后孕育剂对铁液第一次孕育处理；第二次孕育处理是当进入球化包的铁液高度达到球化包高度2/3时，在出铁槽中均匀撒入质量为0.3-0.5％铁液质量，粒度为15-30毫米的孕育剂，待铁液进入出铁槽后，孕育剂对其进行第二次孕育处理；第三次孕育处理是当铁液浇注时，随铁液加入质量为0.1-0.15％铁液质量，粒度为0.3-1.0毫米的孕育剂，以对铁液进行第三次孕育处理。

进一步地，第一次孕育处理时，加入的孕育剂质量为铁液质量的0.3％。

进一步地，第二次孕育处理时，加入的孕育剂质量为铁液质量的0.45％。

进一步地，第三次孕育处理时，加入的孕育剂质量为铁液质量的0.15％。

与现有技术相比，运用本发明的孕育剂孕育后得到的球墨铸铁，其具有高韧性，特别适合于各类需要高强度、高冲击力机器模具的铸件。

具体实施方式

下面通过五个实施例详细描述本发明孕育剂的组分以及各组分对球墨铸铁形成过程中产生的作用。

孕育剂中，硅是主要元素，硅的作用主要包括两个方面：一是使得球墨铸铁的共晶点和共析点左移，使共晶转变和共析转变温度升高，转变温度区间增大，使共晶转变的稳定系转变温度和介稳定系转变温度间隔增大；另一方面，由于硅可以与氧反应形成硅酸盐等颗粒作为石墨形核的基底，增加石墨核心数量，细化共晶团，因此硅是强烈促进石墨化的元素，也使得硅的含量对于孕育剂尤为重要。

另外，在铁液中，铝和钙会与氧、氮反应，形成高熔点的化合物，成为石墨结晶的核心。而且，加入含有铝、钙的孕育剂后，铁液中可形成局部的富硅微区，有利于石墨析出。但是，铁液中的铝含量又不能太高，由于铝元素具有很强的吸氧特性，多加入0.01％的铝元素，就可能导致铸件产生皮下气孔；相应地，钙的化学性质活泼，具有很强的脱氧去硫能力。因此，需要合理的配置钙和铝的质量百分比比例，一方面使得铁液中尽量不产生皮下气孔，另一方面又要使得铁液中可形成局部的富硅微区，便于石墨析出。

实施例1