[发明专利]一种高强度灰铸铁用孕育剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度灰铸铁用孕育剂及其制备方法，属于铸造技术领域。

背景技术

孕育剂是一种可促进石墨化，减少白口倾向，改善石墨形态和分布状况，增加共晶团数量，细化基体组织的加工助剂。它在孕育处理后的短时间内（约5-8分钟）有良好的效果，是提高铸件性能的最有效或最经济的途径之一。

随着机械工业的发展，对灰铸铁的强度要求越来越高，现有的SiFe75合金等孕育剂无法提高灰铸铁的强度，因此无法满足铸件的强度要求。为了提高灰铸铁的强度，要增加炉中废钢的加入量，以降低铸铁的碳当量，生产结果表明：铸铁的机械强度满足了要求，但同时出现了下述问题：（1）由于炉料中废钢加入量增多，废钢质量不高，表面锈蚀严重，铸铁中的含气量增高，铸件因气孔报废的百分率升高，浪费了大量的原材料；（2）铸件内在质量不均匀，铸件宽、厚不同处的硬度悬殊大；（3）共晶团粗大，加工性能不好。

发明内容

本发明克服了上述现有技术的不足，提供了一种高强度灰铸铁用孕育剂及其制备方法，该孕育剂与普通75硅铁孕育剂相比，应用该孕育剂的灰铸铁的抗拉强度可提高30-60MPa，从而满足了铸件的强度要求。

本发明的技术方案是：一种高强度灰铸铁用孕育剂，其化学成分及其重量百分比为：Si：65-72%，Al：0.5-1.2%，Zr：0.5-1.5%，RE：0.6-1.8%，Mn：4.0-6.0%，Sn：0.4-1.2%（或Sb：0.1-0.4%），C<0.2，S<0.02，P<0.05，余量为铁及不可避免的杂质。

制备方法：按上述的化学成分及重量百分比调配原料，将含有Si、Al、RE、Mn的铁合金以及金属锆、金属锡或者金属锑混合、熔炼、冷却，粉碎成3-8mm的颗粒。

使用方法：使用任何常规方法将孕育剂加入到灰铸铁的铁水中，加入总量为铁水质量的0.4-0.6%。优选是浇包内孕育处理。

本发明的有益效果是：该孕育剂化学成分中一方面增加了Al、Zr和RE等元素从而促进石墨形核、增强孕育效果和减小孕育衰退；同时增加了Sn/Sb、Zr、Mn等元素从而促进珠光体形成并减小珠光体片间距。本发明进一步通过实践证明，该孕育剂可显著减小白口倾向、细化石墨、减小组织壁厚敏感性，并明显增加珠光体含量，从而提高灰铸铁的抗拉强度。对于相同成分的原铁水，与普通75硅铁孕育剂相比，应用该孕育剂铸铁的抗拉强度可提高30-60MPa。

具体实施方式

实施例1

配比（重量份）：Si：65-72%，Al：0.5-1.2%，Zr：0.5-1.5%，RE：0.6-1.8%，Mn：4.0-6.0%，Sn：0.4-1.2%，C<0.2，S<0.02，P<0.05，余量为铁及不可避免的杂质。

制备方法：Si由硅铁（FeSi75Al1.5、FeSi45Al1.5）提供，RE由稀土硅铁合金（FeSiRe26）提供，Mn由锰铁提供，Zr、Sn分别由金属锆、金属锡提供；将上述原料混合、熔炼、冷却，粉碎成3-8mm的颗粒。

实施例2

配比（重量份）：Si：65-72%，Al：0.5-1.2%，Zr：0.5-1.5%，RE：0.6-1.8%，Mn：4.0-6.0%，Sb：0.1-0.4%，C<0.2，S<0.02，P<0.05，余量为铁及不可避免的杂质。

制备方法：Si由硅铁（FeSi75Al1.5、FeSi45Al1.5）提供，RE由稀土硅铁合金（FeSiRe29）提供，Mn由锰铁提供，Zr、Sb分别由金属锆、金属锑提供；将上述原料混合、熔炼、冷却，粉碎成3-8mm的颗粒。

试验方法：

1.1原铁液化学成分设计（重量比）：C：3.2-3.4%，Si：1.5-2.0%，Mn：0.8-1.0%，S<0.05，P<0.06，Cr：0.2-0.3%，Cu：0.6-0.8%，余量为Fe及不可避免的杂质。

1.2原料：生铁：回炉料：废钢=50：30：20，微量合金化材料为铬铁合金、纯铜和硅铁。

1.3将上述原料在中频感应炉内熔融，热电偶测温，铁水的出炉温度为1510℃，浇包内孕育，分别加入0.5wt%的SiFe75合金孕育剂和0.5wt%的本发明实施例1-2的孕育剂进行孕育处理；充分搅拌后在树脂砂型中浇注，抗拉强度及布氏硬度测定等，试样铁棒的尺寸为其抗拉强度、布氏硬度等指标测定结果如表1所示。

表1实施例1-2与SiFe75的抗拉强度及布氏硬度比较

从表1可以看出：本发明的孕育剂的抗拉强度得到了大幅度提高。并进一步通过实践证明，该孕育剂可显著减小白口倾向、细化石墨、减小组织壁厚敏感性，并明显增加珠光体含量，从而提高了灰铸铁的抗拉强度。