[发明专利]一种灰铸铁孕育剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及铸造领域，尤其涉及一种灰铸铁孕育剂和制备方法，以及其在铸造领域的应用。

背景技术

孕育剂有可促进石墨化，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，使球铁石墨圆整，减少或消除激冷，防止表面游离渗碳体的形成,均匀组织，提高力学性能等优点，其在铸铁领域得到了广泛地应用。

灰铸铁基本上是由铁、碳和硅组成的共晶型合金，其中，碳主要以石墨的形态存在。灰铸铁是铸铁领域的应用十分广泛的铸铁材料之一，因其良好的铸造性，良好的耐磨性，良好的切削加工性能，表面光洁，消振性高，低的缺口敏感性，在工业领域得到了广泛地应用。

目前，大多数生产厂家使用75硅铁孕育剂作为孕育剂生产灰铸铁，但是这些产品存在孕育时间短、耐磨性差、硬度低，抗拉强度低、断面不均匀，易产生白口等缺点，造成产品不稳定，不能满足一些需要高硬度的机器铸件的要求。

为了改善上述不足，部分厂家开始在硅铁孕育剂中增加其它材料制备复合孕育剂，如铬、铜等，然而，在添加上述材料时，会引入新的问题。如添加铬将增大白口组织形成的几率，进而导致灰铁硬度下降，添加铜不但在改善灰铁性能方面得不到很好的效果，反而大大增加了制备孕育剂的成本。

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，孕育后灰铸铁的孕育时间、耐磨性、抗拉强度、断面均匀程度均大幅提高的孕育剂。

本发明的另一目的在于提供一种上述灰铸铁用孕育剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供一种上述灰铸铁孕育剂在铸造方面的应用。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种灰铸铁孕育剂，其配方按重量百分比计包括：Si：66～70％，Zr：1～3％，Ca：1～2％，Mn：0～2.5％，Fe₃O₄：0.5～1.5％，余量为Fe以及不可避免的微量元素。

上述铸铁用孕育剂，优选的技术方案中，其配方按重量百分比计包括：Si：66～70％，Zr：2～3％，Ca：1.4～1.6％，Mn：1～2％，Fe₃O₄：0.5～1.5％，余量为Fe以及不可避免的微量元素。

上述灰铸铁孕育剂，优选的技术方案中，进一步包括按重量百分比计0～1.4％的Al。

上述灰铸铁孕育剂的制备方法包括以下步骤：

(1)按质量百分比66～70％的Si，1～3％的Zr，1～2％的Ca，0～2.5％的Mn，0～1.4％的Al，Fe₃O₄：0.5～1.5％以及余量为Fe以及不可避免的微量元素混合均匀，粉碎；

(2)将粉碎的合金原料均匀后放入真空装置内，升温至1300℃至1500℃以使得各原料融化，机械搅拌均匀；

(3)浇注成块体，并将块体粉碎成平均粒径为200～500μm的合金粉末即可。

上述灰铸铁孕育剂在铸铁中的应用，铁水与灰铸铁孕育剂的比例为1：0.04～0.08，在冶炼铸铁时，与普通生产一样，只需在补充铁水时，将包装好的灰铸铁孕育剂随铁水流加入，铁水出完后将包中铁水进行搅拌后，用保温剂将铁水覆盖，即可浇注。

本发明提供的上述灰铸铁孕育剂技术方案具有以下有益效果：

1、Zr有脱氧作用，有利于提高铁液的流动性，能减轻铸铁的白口倾向，促成均细小的A型石墨；

2、Si、Al、Zr生成氮化物，减少过量溶解氮含量，组织铁水可逆吸氮，抑制孕育衰退，防止白口倾向；

3、SiO₂晶体可以作为铁液石墨结晶的外来晶核，促进A型石墨的形成；

4、Si、Al、Zr能降低孕育剂熔点，由于熔点低瞬时扩散快，孕育效果更好；

5、Al含量减少针孔形成的可能性；

6、Mn是一种反石墨稳定细化珠光体元素，其含量在1％左右，其作用是与增加结晶核心，提高孕育效果

7、Ca属碱土金属，Ca能生成氧化物、硫化物、氮化物，造渣净化铁液和构成晶核内物质；

8、低含量的Al和Ca确保了其在加入铁水中时产生的渣最少；

9、通过添加Fe₃O₄能够增加共晶核数，可以在孕育剂添加量低的情况下获得较好的抑制碳化铁的能力，并改善了重现率及稳定性，延长了孕育时间。

10、细化的孕育剂结构(200～500μm)能够均匀分散在铁水中，增大其余钢水的接触面积，提高孕育效率。