專(zhuān)利名稱(chēng)：一種細(xì)化鑄鐵晶粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種細(xì)化鑄鐵晶粒的方法，屬金屬材料熱加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鐵金屬材料晶粒的形態(tài)，大小及分布直接影響其力學(xué)性能。材料晶粒組織的控制主要是通過(guò)形核過(guò)程的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。晶核越多，形成的晶粒就越細(xì)。對(duì)鑄鐵來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的細(xì)化晶粒的主要措施有以下幾種1.孕育處理即向金屬液體中加入大量形核能力較強(qiáng)的異質(zhì)晶核，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。
2.增大冷卻速度及降低澆注溫度，使液態(tài)金屬獲得較大過(guò)冷度，增大形核速率。
3.加強(qiáng)液體在澆注和凝固期間的流動(dòng)，如采用機(jī)械攪拌、電磁攪拌、鑄型振動(dòng)、液流沖刷型壁等動(dòng)力學(xué)方法，促使枝晶折斷、破碎，使晶粒數(shù)量增多，尺寸減小。
上述第一種方法實(shí)際上是一種化學(xué)方法，使用較為普遍，效果也較好，但它在細(xì)化鑄鐵晶粒的同時(shí)也污染了金屬液本身。該法產(chǎn)渣量極大，而且易產(chǎn)生夾雜物。方法二與方法三雖對(duì)金屬液無(wú)污染，但工藝較為復(fù)雜，工藝裝備要求較高，如處理不當(dāng)，則會(huì)產(chǎn)生白口、氣孔、砂眼等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述傳統(tǒng)方法所帶來(lái)的弊端，本發(fā)明提出了一個(gè)新的處理方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)脈沖磁場(chǎng)與液態(tài)金屬的相互作用，改變其凝固特性，從而使晶粒細(xì)化，并改善其力學(xué)性能。
本發(fā)明的一種細(xì)化鑄鐵晶粒的方法，其特征是將高溫鐵水在溫度達(dá)到1250-1500℃時(shí)出爐澆注，并及時(shí)放進(jìn)磁場(chǎng)中進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理，直到凝固結(jié)束，切斷脈沖電源，停止處理；鑄鐵的成分及含量(重量百分比)為C 2.5-4.3％，Si 0.8-2.8％，Mn0.2-1.6％，P＜0.055，S＜0.035％，F(xiàn)e余量；鐵水的合理處理溫度為1380-1430℃；所采用的脈沖磁場(chǎng)的參數(shù)為磁場(chǎng)強(qiáng)度0.1-15T(特斯拉)，脈沖頻率0.2-10Hz。
本發(fā)明方法最顯著的優(yōu)點(diǎn)是處理效果明顯，是一種非接觸性處理方法，在處理過(guò)程中，對(duì)環(huán)境和材料無(wú)任何污染。
本發(fā)明方法的特點(diǎn)是，鐵液經(jīng)過(guò)不同磁感應(yīng)強(qiáng)度的脈沖磁場(chǎng)處理后，其金相組織特性發(fā)生明顯變化，鑄鐵晶粒得到顯著細(xì)化，原來(lái)的長(zhǎng)片狀石墨變得短而細(xì)小，分布均勻，且呈蜷曲狀，石墨端部鈍化，另外對(duì)材料的力學(xué)性能也有很大的改善。本發(fā)明方法可適用于不同牌號(hào)的灰鑄鐵。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一將高溫鐵水在溫度達(dá)到1400-1480℃時(shí)出爐澆注，并及時(shí)放進(jìn)磁場(chǎng)中進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理。鑄鐵的成分及含量(重量百分比)為C4.3％，Si 1.92％，Mn0.42％，P 0.055％，S 0.023％，F(xiàn)e余量，它是一種過(guò)共晶灰鑄鐵。在鐵水溫度為1380-1430℃時(shí)開(kāi)始脈沖磁場(chǎng)處理，當(dāng)溫度降至950-1000℃時(shí)，停止處理；所采用的脈沖磁場(chǎng)的參數(shù)為磁場(chǎng)強(qiáng)度0.13T(特斯拉)，脈沖頻率10Hz。
金相顯微鏡觀察，可見(jiàn)到鑄鐵晶粒已細(xì)化，原來(lái)的長(zhǎng)片狀變成細(xì)長(zhǎng)條狀。
實(shí)施例二在鐵水溫度為1380-1430℃時(shí)開(kāi)始脈沖磁場(chǎng)處理，當(dāng)溫度降至950-1000℃時(shí)，停止處理；鑄鐵的成分及含量(重量百分比)為C4.3％，Si1.92％，Mn0.42％，P 0.055％，S 0.023％，F(xiàn)e余量，它是一種過(guò)共晶灰鑄鐵。所采用的脈沖磁場(chǎng)的參數(shù)為磁場(chǎng)強(qiáng)度1.15T(特斯拉)，脈沖頻率0.6Hz。
金相顯微鏡觀察，可見(jiàn)到鑄鐵晶粒已細(xì)化，原來(lái)的長(zhǎng)片狀變得短而細(xì)小，似蠕蟲(chóng)蜷曲狀，且分布均勻。
實(shí)施例三鑄鐵的成分及含量(重量百分比)為C 3.98％，Si1.22％，Mn 0.25％，P0.043，S 0.028％，F(xiàn)e余量，它是一種近共晶灰鑄鐵。在鐵水的溫度為1380-1430℃時(shí)開(kāi)始脈沖磁場(chǎng)處理，當(dāng)溫度降至950-1000℃時(shí)，停止處理；所采用的脈沖磁場(chǎng)的參數(shù)為磁場(chǎng)強(qiáng)度12.6T(特斯拉)，脈沖頻率0.4Hz。
共晶灰鑄鐵經(jīng)金相顯微鏡觀察，可見(jiàn)到鑄鐵晶粒已細(xì)化，石墨形態(tài)也變得短而細(xì)小，且石墨端部已鈍化。
實(shí)施例四鑄鐵的成分及含量(重量百分比)為C 3.11％，Si 2.32％，Mn 0.23％，P 0.045，S 0.022％，F(xiàn)e余量，它是一種亞共晶灰鑄鐵。在鐵水的溫度為1380-1430℃時(shí)開(kāi)始脈沖磁場(chǎng)處理，當(dāng)溫度降至950-1000℃時(shí)，停止處理；所采用的脈沖磁場(chǎng)的參數(shù)為磁場(chǎng)強(qiáng)度10.83T(特斯拉)，脈沖頻率0.42Hz。
共晶灰鑄鐵經(jīng)金相顯微鏡觀察，可見(jiàn)到鑄鐵晶粒已細(xì)化，石墨形態(tài)也變得短而細(xì)小，且石墨端部已鈍化，分布均勻。
以上四個(gè)實(shí)施例中，鑄鐵件的力學(xué)性能也可得到較大改善。
權(quán)利要求
1.一種細(xì)化鑄鐵晶粒的方法，其特征是將高溫鐵水在溫度達(dá)到1250-1500℃時(shí)出爐澆注，并及時(shí)放進(jìn)磁場(chǎng)中進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理，直到凝固結(jié)束，切斷脈沖電源，停止處理；鑄鐵的成分及含量(重量百分比)為C2.5-4.3％，Si0.8-2.8％，Mn0.2-1.6％，P＜0.055，S＜0.035％，F(xiàn)e余量；鐵水的合理處理溫度為1380-1430℃；所采用的脈沖磁場(chǎng)的參數(shù)為磁場(chǎng)強(qiáng)度0.1-15T(特斯拉)，脈沖頻率0.2-10Hz。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種細(xì)化鑄鐵晶粒的方法，屬鐵金屬材料熱加工處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法的特征是將高溫?zé)掕F爐中的鐵水在溫度達(dá)到1250℃－1500℃時(shí)出爐澆注，并及時(shí)放進(jìn)磁場(chǎng)中進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理，直到凝固結(jié)束，切斷脈沖電源，停止處理；鑄鐵的成分及含量(重量百分比)為C 2.5－4.3％，Si 0.8－2.8％，Mn0.2－1.6％，P＜0.055，S＜0.035％，F(xiàn)e余量；所采用的脈沖磁場(chǎng)的參數(shù)為磁場(chǎng)強(qiáng)度0.13－15.8T(特斯拉)，脈沖頻率0.2－10Hz，脈寬35ms。
文檔編號(hào)B22D27/02GK1575889SQ0312885
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2003年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月27日
發(fā)明者翟啟杰, 李秋書(shū), 劉立強(qiáng), 李仁興, 富知愚, 華勤, 侯旭, 李祖齊 申請(qǐng)人:上海大學(xué)