[发明专利]一种同时提升高碳灰铸铁导热性能与力学性能的孕育剂及其应用

说明书

本发明涉及一种同时提升高碳灰铸铁导热性能与力学性能的孕育剂及其应用，属于灰铸铁材料技术领域。解决了现有技术中高碳灰铸铁往往导热性能与力学性能不可兼得的技术问题。本发明的孕育剂，按质量分数计，化学成分为：Si:47.5％～53.3％、Cr:14.2％～19.1％、N:2.0％～2.7％、Ca:0.6％～0.8％、Al:0.7％～0.9％、Ba:1.1％～1.5％，余量为Fe。本发明还提供该孕育剂制备的高碳灰铸铁。该孕育剂用于制备高碳灰铸铁，提升了高碳灰铸铁的石墨数量、细化石墨、钝化石墨尖端的同时稳定、细化珠光体组织，同时提升高碳灰铸铁的导热性能与抗拉强度，特别适用于生产汽车制动盘及其他对综合性能有要求的高碳灰铸铁铸件。

技术领域

本发明属于高碳灰铸铁技术领域，具体涉及一种同时提升高碳灰铸铁导热性能与力学性能的孕育剂及其应用，尤其涉及该孕育剂在制备高碳灰铸铁中的应用。

背景技术

灰铸铁是指碳元素以片状石墨形式存在的铸铁，其中高碳灰铸铁中的片状石墨含量高，这种组织上的特点使得高碳灰铸铁具有多种性能优势，如良好的导热性能、减震性能和铸造性能。这些优势使得高碳灰铸铁广泛应用于机械疲劳与热疲劳工况下的结构件，如汽车制动盘。

虽然片状石墨的导热系数很高，但强度却极低，相当于缺陷。用传统工艺制造出的高碳灰铸铁往往导热性能与力学性能不可兼得。如何改善工艺、优化组织使高碳灰铸铁的导热系数与力学性能得到同时提升，成为提高汽车制动盘综合性能的关键所在。

经过科学研究和实际生产检验，A型石墨成为高碳灰铸铁片状石墨的最优解。但是，同样拥有A型石墨组织的高碳灰铸铁，导热系数、抗拉强度等性能也会有巨大的差异。这种差异是石墨长度、数量、弯曲程度、长径比等石墨形态特征差异引起的。

现有技术中，广泛投入实际生产使用的孕育剂为含Sr、Ba、Ca、Zr、稀土等元素的硅铁孕育剂，关于孕育剂的研究也大多为以上几种元素的组合。关注的性能大多集中在力学性能、加工性能或是减少组织缺陷，少有对提升导热系数的孕育剂的研究。

发明内容

本发明的目的之一是通过向孕育剂中添加Cr、N、Ca、Ba等元素，改变孕育剂成分，制备出一种同时提升高碳灰铸铁导热性能与力学性能的孕育剂。

本发明的目的之二是提供上述孕育剂在制备高碳灰铸铁中的应用，提升高碳灰铸铁中的石墨数量、优化石墨形态，同时提升高碳灰铸铁的力学性能与导热性能，经检测，在相同碳当量的条件下，本发明的孕育剂可使高碳灰铸铁的力学性能提升17％～30％、导热性能提升16％。

本发明实现上述目的采取的技术方案如下。

本发明的同时提升高碳灰铸铁导热性能与力学性能的孕育剂，按质量分数计，化学成分为：Si:47.5％～53.3％、Cr:14.2％～19.1％、N:2.0％～2.7％、Ca:0.6％～0.8％、Al:0.7％～0.9％、Ba:1.1％～1.5％，余量为Fe。

优选的是，按质量分数计，化学成分为：Si:47.5％、Cr:19.1％、N:2.7％、Ca:0.8％、Al:0.9％、Ba:1.5％，余量为Fe。

优选的是，按质量分数计，化学成分为：Si:53.3％、Cr:14.2％、N:2.0％、Ca:0.6％、Al:0.7％、Ba:1.1％，余量为Fe。

本发明还提供上述同时提升高碳灰铸铁导热性能与力学性能的孕育剂在制备高碳灰铸铁中的应用，步骤如下；

取同时提升高碳灰铸铁导热性能与力学性能的孕育剂，破碎成2～4mm粒度的颗粒，采用包内孕育的方法加入高碳灰铸铁的铁液中，除渣后，浇注，得到高碳灰铸铁。