專利名稱：一種低硅/鎂比、低稀土鎂球化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適于高韌性球墨鑄鐵和高鎳球鐵生產(chǎn)的低稀土鎂球化劑，特別涉及一種適于高韌性球墨鑄鐵和高鎳球鐵生產(chǎn)的低Si/Mg比、低稀土鎂球化劑。
背景技術(shù)：
球化處理工藝是生產(chǎn)球墨鑄鐵鑄件的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。迄今為止，稀土鎂球化劑在各種牌號球墨鑄鐵生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的作用。但目前使用的球化劑，無論Mg含量高低與否，其中的Si含量均高達(dá)40% - 46%。高的含硅量使鐵液球化過程增硅量較大，平均增硅量高達(dá)0. 6%。這不僅給后續(xù)的孕育過程帶來壓力，不利于強(qiáng)化孕育工藝的實(shí)施，而且難于實(shí)現(xiàn)對高韌性球墨鑄鐵和高鎳球鐵基體組織和碳化物的有效控制。長期以來，為了迎合球化劑的高硅含量，生產(chǎn)中常通過熔煉高碳、低硅的原鐵液進(jìn)行球化處理予以彌補(bǔ)。實(shí)際上，根據(jù)相變熱力學(xué)規(guī)律，理想狀態(tài)下球化劑中鎂僅以Mg2Si的形式存在，加入Si的目的僅在于與Mg結(jié)合使之穩(wěn)定存在于合金之中。在平衡條件下，Si與Mg的質(zhì)量百分比為0.6: I。而在現(xiàn)有球化劑中，Si與Mg的質(zhì)量比(WSi/WMg)高達(dá)(10 — 15) :1，Si含量總體偏高，而且稀土 RE含量較高，大于0. 3%，不僅不利于爐前控制，而且厚大斷面球鐵和高鎳球鐵易產(chǎn)生碎塊狀石墨，并使薄壁件白口傾向增大。因此，亟待開發(fā)一種低Si/Mg比低稀土鎂球化劑以滿足高韌性球鐵鑄件和高鎳球鐵鑄件的生產(chǎn)需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種低硅/鎂比、低稀土鎂球化劑，適用于高韌性球墨鑄鐵和高鎳球鐵生產(chǎn)，在保障鐵液球化處理的情況下，最大限度地發(fā)揮孕育劑的孕育作用，實(shí)現(xiàn)多樣化、寬范圍孕育和瞬時孕育，有效地減少和消除自由滲碳體和萊氏體，細(xì)化石墨球和增加球數(shù)，防止厚壁件產(chǎn)生碎塊狀石墨，從而獲得高質(zhì)量、高韌性的球墨鑄鐵和高鎳球鐵鑄件。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案，一種低硅/鎂比、低稀土鎂球化劑，該球化劑由以下組分按質(zhì)量百分比組成Mg5%— 10%, Si20%- 30%, Ca ^ 2%, Al ^ 0. 5%, Bi ^ 0. 2%,Ba ^ 0. 1%, Zr ^ 0. 1%, Ce〈0. 1%和 La〈0. 1%，其余為 Fe。本發(fā)明的有益效果是(I)鐵液球化過程增硅量較低，有利于實(shí)現(xiàn)多樣化、寬范圍孕育處理；(2)有利于消除薄壁件碳化物和厚壁件碎塊狀石墨，改善和提高球鐵件力學(xué)性倉泛;(3)有利于適當(dāng)提聞原鐵液含娃量,對原生鐵的選擇范圍放寬；(4)球化劑含硅量的減少，生產(chǎn)成本降低。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明一種低Si/Mg比、低稀土鎂球化劑，用于高韌性球鐵和高鎳球鐵的生產(chǎn)，該球化劑由以下組分按質(zhì)量百分比組成Mg5% — 10%, Si20%- 30%、Ca彡2 %、Al ^ 0. 5%, Bi ^ 0. 2%, Ba ^ 0. IZr ^ 0. 1%, Ce<0. 1%和 La〈0. 1%，其余為 Fe。在本發(fā)明的上述球化劑成份中，對各化學(xué)元素的組成及含量限定理由分別敘述如下為了保障對鐵液進(jìn)行球化處理和滿足不同數(shù)量鐵液的球化需求，鎂元素在球化劑中的含量控制在5% — 10%范圍；為了增強(qiáng)孕育劑中的硅元素對鐵液的孕育效果，降低了球化劑中的硅含量，在20% — 30%范圍，從而使硅和鎂的質(zhì)量比由通常的(10 — 15):1降低到(2 - 6) :1。為了改善石墨的形核能力、促進(jìn)石墨化并凈化鐵液，還添加了 Ca、Al、Bi、Ba、Zr、Ce和La元素。其中，Ca元素不僅是強(qiáng)的脫氧脫硫元素，還具有輔助球化的作用；A1元素除脫氧之外，還是強(qiáng)的石墨化元素；微量Bi、Ba、Zr元素促進(jìn)石墨球形核，增加石墨球·數(shù)；盡管RE元素如Ce和La具有凈化鐵液和中和有害元素的作用,但是為了降低鐵液的白口傾向，減少和消除碳化物及碎塊狀石墨，其加入量宜控制在較低水平，總量不大于0. 2%。采用感應(yīng)電爐熔配低雜質(zhì)含量的低Si/Mg比、低稀土鎂合金，在金屬型中澆注成低Si/Mg比低稀土鎂合金錠。待合金錠冷卻凝固至室溫后，經(jīng)機(jī)械破碎、篩選成不同塊度的球化劑備用。以下實(shí)施例中，利用本發(fā)明的低Si/Mg比低稀土球化劑，采用包底坑沖入法球化并輔以型內(nèi)孕育工藝來獲得QT400 - 18鐵素體球鐵和D — 5S高鎳奧氏體球鐵。球化劑加入量按質(zhì)量百分比控制在I. 2% - 3. 0%范圍。球化劑的化學(xué)成分見表I。QT400 - 18球鐵原鐵液的球化溫度為1500 - 1530°C，D — 5S高鎳奧氏體球鐵原鐵液的球化溫度為1540 —1580°C。球化劑加入量及合金化學(xué)成分列入表2，對應(yīng)的球鐵合金微觀組織及力學(xué)性能分別列入表3和表4。表I本發(fā)明的球化劑化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%)
I Wk
Mg Si Ca Al Bi Bt Zr Ce La Fe
15200.00.50.200.100. 101).090.03余讀4.0
2I230.90.40. 100.070.060.030.09余遍3.3
8.................................................................8261.50.080.040.04' 0.000.06—余量3.25~
410302.00.00.000.000.000,060.00余 m3.0
58281.80.30.06 0.020.020.010.01余Jt2,0
69240.50.50.030.050,050.050.05余最6.0
76220.80. I0.120.080.000.000.00余覺5-5
86251.20.00. 140.000.080.080.08余2.5
表2本發(fā)明的實(shí)施例球化劑加入量及合金化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%)
權(quán)利要求
1.一種低硅/鎂比、低稀土鎂球化劑，其特征在于該球化劑由以下組分按質(zhì)量百分比組成Mg5%— 10%, Si20%- 30%, Ca ^ 2%, Al ^ 0. 5%, Bi ^ 0. 2%, Ba ^ 0. I %,Zr ( 0. 1%, Ce<0. 1%和 La〈0. 1%，其余為 Fe。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種低硅/鎂比、低稀土鎂球化劑，該球化劑由以下組分按質(zhì)量百分比組成Mg5％－10％、Si20％－30％、Ca≤2％、Al≤0.5％、Bi≤0.2％、Ba≤0.1％、Zr≤0.1％，Ce<0.1％和La<0.1％，其余為Fe。本發(fā)明的球化劑在保障鐵液平穩(wěn)球化的前提下，通過大幅度降低球化劑中的硅含量和稀土含量，既可放寬對原鐵液硅含量的控制范圍，又可為強(qiáng)化孕育處理創(chuàng)造有利的工藝條件，還可有效地消除薄壁件碳化物和厚壁件碎塊狀石墨，球化效果優(yōu)良，特別適合于高品質(zhì)高韌性球墨鑄鐵鑄件和高鎳奧氏體球墨鑄鐵鑄件的生產(chǎn)。
文檔編號C21C1/10GK102717035SQ20121023559
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月9日
發(fā)明者徐錦鋒, 高軍 申請人:江蘇多為泵業(yè)股份有限公司