[发明专利]一种用于薄壁高强度灰铸铁的变质剂及其熔制方法

说明书

一种用于薄壁高强度灰铸铁的变质剂及其熔制方法，变质剂成分及重量比含量：稀土3.0‑8.0%、硅15.0‑30.0%、铬10.0‑18.0%、锆1.0‑4.0%、锰7.0‑14.0%、钙0.2‑1.5%，余量为铁及不可避免的微量元素24.5‑63.8%。所述变质剂，熔点低、溶解性好，不易形成硬质点；熔制后组份均匀，不易产生偏析，铸件质量稳定；变质剂出铁包内使用粒度的粒径3‑5mm，在包内不易卷入熔渣或黏附在包壁上；能够增加铸铁中石墨数量，使片状石墨尖角钝化，从而提高铸件力学性能；新的变质剂熔制方法得到的变质剂既满足高强度灰铸铁强度的要求，又降低了收缩性能，同时又能够替代或减少钼、铬合金的加入量。

技术领域:

本发明属于材料工艺领域，涉及一种灰铸铁用变质剂, 尤其涉及一种用于薄壁高强度灰铸铁的变质剂及其熔制方法。

背景技术:

众所周知，灰铸铁是一种具有片状石墨的铸铁，因其断裂时断口呈暗灰色，故称为灰铸铁，主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，是应用最广的铸铁。其力学性能、致密性低于蠕铁，尤其是薄壁高强度灰铸铁广泛应用于发动机缸体、缸盖上，但是如果合金加入量过多，铸件收缩倾向较大，铸件渗漏率较高。缸体和缸盖铸件的质量直接影响着柴油发动机的使用寿命和性能。

影响铸件力学性能的众多工艺因素是灰铸铁生产的难点，如炉料、化学成分、出炉温度、孕育剂加入量、浇注温度等。其中孕育处理极其关键，它会改变铸件的石墨形态和基体组织，从而影响铸件的力学性能。作为与孕育剂一起在炉前浇注包内使用的变质剂，弥补了孕育剂在提高铸件力学性能、降低合金加入量、减少铸件收缩倾向方面的不足。制备变质剂方法的不同，决定了变质剂的熔点高低和使用方法的不同，也决定了其使用效果的差异。（参见； 王春棋，天津大学出版社，铸铁孕育理论与实践）。

变质剂是薄壁灰铁生产中使用的新材料，它不仅能够提高灰铸铁的力学性能，替代或降低钼铁、铬铁合金的加入，减少灰铸铁铁液凝固时的收缩倾向，增加石墨数量，改善铸件石墨形态和基体组织，降低炉料中微量气体元素对铸件质量的影响。

目前国内开发使用的变质剂均是不同合金机械混合物质，或者是两个合金熔制的中间合金与其他合金的机械混合物质。国家知识产权局2012.11.28公布的发明专利“一种高强度灰铸铁变质剂及其变质处理工艺”，申请号；201210330657.5；以及2012.12.12公布的发明专利“一种高强度灰铸铁变质剂及其变质处理工艺”，申请号201210330659.4；上述两个专利都采用不同合金机械混合方法制作变质剂。由于两者使用的合金熔点高低不同，熔点高的合金粒度均不大于1mm，在浇注包内加入使用时，粒度大熔点高的合金如铬、锆等，无法完全溶解，很容易在铸件中形成硬质点，从而影响铸件的力学性能和加工性能。即使变质剂粒度小于1mm，在出炉温度较低时也会出现硬质点；第二，变质剂粒度不大于1mm时，在铁液中加入时容易伴随铁液卷入铁液的熔渣中，最后漂浮在铁水表面，除渣时被扒出，或者黏附在浇注包包壁或包底上，影响使用效果；第三，机械混合的变质剂各元素成分没有熔制的成分均匀，容易出现偏析现象，从而引起同一批铸件性能忽高忽低，铸件质量不稳定；第四，上述变质剂中复合加入氮成分，虽然能够改善铁液性能，但对大量使用含氮树脂砂芯和使用含氮增碳剂和大比例废钢，电炉熔炼铁液浇注的铸件，几种氮量叠加到很小的含量，就会出现裂隙状氮气孔（参见；中国机械工程学会铸造分会，铸造手册第1卷第2版“铸铁”）。上述两个专利侧重于变质剂的组份及其变质处理工艺。

发明内容: