[发明专利]用于高铬铸铁的非晶孕育剂及其制备方法和使用方法

说明书

技术领域

本发明属于铸铁合金，特别是涉及用于高铬铸铁的非晶孕育剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

高铬铸铁是高铬白口抗磨铸铁的简称，它以优于合金钢的耐磨性、优于普通白口铸铁的韧性和强度以及良好的抗高温和抗腐蚀性能而成为一种生产便捷、成本适中、性能优良的抗磨金属材料之一。随着工程机械不断发展，对高铬铸铁耐磨件的力学性能也提出了越来越高的要求。

实验研究发现：高铬铸铁通过高合金化和热处理手段可得到马氏体、残余奥氏体基体以及铬的特殊碳化物。这种特殊碳化物硬度高达HV1200-1600，远高于渗碳体型碳化物和常见的矿物磨粒的硬度。这类碳化物的存在是高铬铸铁获得高抗磨性的主要原因。但，高铬铸铁中的共晶结构与一般铸铁中的莱氏体不同，普通白口铸铁中的莱氏体呈连续网状，而高铬铸铁的共晶碳化物呈断开的块和条状态。在高铬铸铁合金的铸态组织中，基体组织晶粒较粗大，共晶莱氏体组织中的渗碳体相仍呈较粗大的片状，一次合金渗碳体相多为粗大的多角形块状和条状。粗大的渗碳体硬脆相严重地割裂了基体，不利于高铬铸铁合金的强度和韧性。

授权公告号CN103111609B公开了一种非晶态合金孕育处理铸造铝合金方法，所述孕育剂包括Zr系、Ni系、Cu系、Al系和Ti系多元非晶合金，成分按原子百分比为：Zr50Cu50；Zr55Cu30A110Ni5；Zr65Cu15Al10Ni10；(Zr55Cu30A110Ni5)95La5；Ni60Nb25Ti15；Ni70Nb10Ti10Zr10；Cu47Ti34Zr11Ni8；Cu47Ti34Zr11Ni8；Ti50Cu45Ni5；Ti50Cu45Ni5；Al84Ni10La6；(1)孕育剂的制备：a)在高纯氩气的保护下，将按一定比例混合的纯金属物料，在高真空多功能电弧炉中熔炼成合金，并吸铸成棒材；b)然后将棒材通过高真空感应加热单辊旋淬系统制成非晶条带。孕育处理的工艺参数为：将制备好的非晶薄带在铝合金浇铸之前加入铝合金熔体，铝合金熔体温度为750℃-770℃；非晶孕育剂加入量为铝合金重量的0.05-1.0wt.％；孕育处理时间为15-600秒；辅助机械搅拌0-300秒；辅助超声震荡0-180秒。该方法的孕育剂是薄条带状，便于在熔体中分散、均匀，其团簇和纳米晶逐步分散于铝合金熔体中，作为α-Al的异质形核核心，显著地增加了铝合金熔体中初生α-Al形核的核心数量，从而十分明显地细化了α-Al晶粒。

授权公告号CN102011026B公开了航空紧固件用钛合金及其制备方法，其中涉及的非晶钛合金孕育剂的原料按元素的质量百分比为Cu：10％～15％、Ni：10％～15％、Al：1％～5％、V：1％～5％、Fe：3％～10％、B：1％～5％、Zr：5％～10％、Cr：1％～5％，余量为Ti；非晶钛合金孕育剂的制备采用极速冷却法，首先在真空电弧炉的真空度压力值＞2×10^-3Pa，起弧后的弧电流200A～300A，原料全部熔化后随炉冷却至室温，得到钛合金铸锭，再将所得钛合金铸锭在水冷铜坩埚中反复上述熔化和冷却至室温的熔炼操作过程4次～6次，得到成分相对均匀的钛合金铸锭，再将该成分相对均匀的钛合金铸锭在抽真空至真空度＞2×10^-3Pa的真空退火炉中于900℃～1100℃温度均匀化退火7h～10h，制得成分完全均匀化的钛合金铸锭；最后高纯氩气至真空度的压力值为0.06Pa～0.08Pa，将原料放入非自耗真空电弧炉的水冷铜坩埚中，调节钨电极位置，使之与水冷铜坩埚内放入的非晶钛合金孕育剂原料之间的距离为0.5mm～1.5mm，关闭炉门和放气阀，抽真空至真空度压力值＞2×10^-3Pa后，随后充入高纯氩气至真空度的压力值为0.06Pa～0.08Pa，起弧后调节弧电流逐步上升至200A～300A，整个过程都用高纯氩气保护，至全部原料熔化，随炉冷却至室温，得到钛合金铸锭，再将所得钛合金铸锭在水冷铜坩埚中反复上述熔化和冷却至室温的熔炼操作过程4次～6次，得到成分相对均匀的钛合金铸锭，将该成分相对均匀的钛合金铸锭在抽真空至真空度＞2×10^-3Pa的真空退火炉中于900℃～1100℃温度均匀化退火7h～10h，制得成分完全均匀化的钛合金铸锭；最后通过快淬法得到非晶钛合金条带，即为非晶钛合金孕育剂。

发明内容

本发明的一个目的在于公开一种用于高铬铸铁的非晶孕育剂，另一目的在于公开所述非晶孕育剂的制备方法，再一个目的在于提供所述非晶孕育剂的使用方法。