[发明专利]高铬铸铁复合孕育剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及含铬的铸铁合金，具体地说是涉及高铬铸铁复合孕育剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着摊铺机、水泥沥青搅拌站、破碎机、制砖机及选/洗煤机等工程机械不断发展，对其各种型号的叶片衬板、刀片、刀角等高铬铸铁耐磨件的力学性能提出了越来越苛刻的要求。对于如何提高工程机械用高铬铸铁耐磨件的力学性能和磨损耐蚀性能，相关学者和技术人员已有一些实验研究。在一般的高铬铸铁合金铸态组织中，基体组织晶粒较粗大，共晶莱氏体组织中的渗碳体相则呈现较粗大的片状，一次合金渗碳体相多为粗大的多角形块状和板状。粗大硬脆的渗碳体相当严重地割裂了基体，降低了高铬铸铁合金的强度和韧性。对高铬铸铁合金铸态组织进行晶粒细化处理，并改变渗碳体相的形态，减小其对基体性能的削弱作用，是提高高铬铸铁合金铸态组织性能的有效途径。所以，对工程机械用高铬铸铁耐磨件的高铬铸铁合金进行晶粒和组织细化处理是一种提高高铬铸铁耐磨件使用性能的极其有效的方法。

可以从两个方面来影响高铬铸铁合金晶粒大小和组织细化的程度：I.晶粒和组织细化处理。对高铬铸铁合金的具体细化处理的方法有添加孕育细化剂(即孕育变质剂或称晶粒变质细化剂，简称孕育剂)、超声波振动法、急冷法、低温铸造法或熔液加压铸造法。其中研究较多的方法是添加孕育细化剂，这是向高铬铸铁合金熔体中添加少量的孕育细化剂，形成大量弥散的、难熔的结晶核心，并使基体熔体在结晶时依核生长，从而获得晶粒细化和组织细化效果。高铬铸铁合金的变质细化处理既可提高高铬铸铁合金的强度和韧性，又可增加其耐磨性，进而显著提高工程机械用高铬铸铁耐磨件的使用寿命；II.改变熔炼工艺。这是在高铬铸铁合金制备过程中，通过改变该合金结晶条件来达到细化晶粒和组织的目的。

CN1115339披露了铬系白口铸铁复合孕育剂，其组成中含有C、Cr、Fe、Si、Mg、Re元素；CN87100402公开了灰铸铁的孕育剂，是一种硅-铁孕育剂，其组成中含有0.1至10％(重量)锶、小于0.35％(重量)钙和0.1至15％(重量)锆、0.1至20％(重量)钛、或者和锆和铁与该锶的混合物；CN1281513公开了铸铁孕育剂及铸铁孕育剂的生产方法，该孕育剂含40-80％(重量)的硅、0.5-10％(重量)的钙和/或锶和/或钡、0-10％(重量)的铈和/或镧、0-5％(重量)的镁、小于5％(重量)的铝、0-10％(重量)的锰和/或钛和/或锆、0.5-10％(重量)的呈一种或几种金属氧化物形态的氧、0.1-10％(重量)的呈一种或几种金属硫化物形态的硫和余量为Fe；CN101319290揭示了灰铸铁孕育剂及制备产品方法和作为冶炼铸铁的应用，该孕育剂由硅铁、锰铁、硅钡或铬铁组成，其中含有硅，钡，锰，铝，钙，铁，或铬，微量元素。方法步骤为：将硅铁、锰铁、硅钡或铬铁分别进行破碎后，按比例称重混合，孕育剂作为冶炼灰铸铁的应用，其铁水与孕育剂的比例为1∶0.03～0.07，孕育剂块度最大值为硅铁10～20mm，硅钡20～30mm，锰铁5～20mm，铬铁1～15mm；CN1077229公开了铸铁复合孕育剂，它是由碳、硅、钙、铝、铬及余量铁组成。

上述文献中所报道的孕育剂的制备方法均采用破碎混合一类传统的工艺生产，这些孕育剂在铸铁合金铸造中的应用则均采用普通熔炼工艺熔炼和将铸锭粉碎成小块使用，其细化剂的晶粒尺寸远不是纳米级，所以对铸铁合金基体晶粒和组织的细化效果并不理想。实践证明，将这些传统工艺生产的孕育剂用于对高铬铸铁合金组织进行晶粒和组织细化处理，在经过细化的高铬铸铁合金的铸态组织中，共晶莱氏体组织中的渗碳体相仍呈较粗大的片状，高铬铸铁合金的综合力学性能得不到有效的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供高铬铸铁复合孕育剂及其制备方法和应用，本发明高铬铸铁复合孕育剂是一种纳米晶稀土硅铁+硼铁高铬铸铁复合孕育剂，是由商购稀土硅铁+商购硼铁为原料进行熔体快淬处理而制得的薄片状纳米晶稀土硅铁+硼铁高铬铸铁复合孕育剂，用它对工程机械用高铬铸铁耐磨件的高铬铸铁合金组织进行晶粒和组织细化处理，克服了现有高铬铸铁合金铸造技术的铸造缺陷，基体晶粒和渗碳体相得以显著细化，从而明显地提高了高铬铸铁合金的综合力学性能。