專利名稱：一種鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鐵素體球鐵生產技術領域，尤其是一種鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑及其制備方法。
背景技術：
孕育劑是一種可促進石墨化，減少白口傾向，改善石墨形態(tài)和分布狀況，增加共晶團數(shù)量，細化基體組織，它在孕育處理后的短時間內有良好的效果。主要適用于各種情況的一般然件或后期瞬時孕育。球墨鑄鐵生產中，由于過冷傾向比較大，所以孕育是一道必不可少的工序。運用孕育劑進行孕育處理的主要作用時增加球鐵中石墨球的數(shù)量、提高其圓整度、細化石墨球，防止球化衰退，降低白口傾向，以及防止在共晶團晶間形成游離的滲碳體和產生偏析。其中最關鍵的就是通過添加孕育劑能夠增加球鐵凝固過程中的石墨核心的數(shù)量，進而增加共晶團數(shù)來提高球鐵的力學性能。在我國的球墨鑄鐵生產中普遍應用的孕育劑是75硅鐵，這種硅鐵中對孕育起重要作用的Ca、Al的含量沒有具體限定，從而使得其孕育效果很不穩(wěn)定，使生產的球墨鑄鐵件經常形成各種組織上的缺陷。20世紀90年代以后，在引進國外技術的基礎上，國內孕育劑的研究和應用有了長足的發(fā)展，相機發(fā)展了含鍶硅鐵孕育劑、稀土孕育劑、硅鋇孕育劑等，極大地豐富了鑄鐵孕育劑的種類及其應用范圍。實踐表明，目前我國的孕育劑系列基本可以滿足鑄鐵件生產發(fā)展的需求。但硅鐵孕育劑的用量還是占據(jù)了鑄鐵孕育劑總量的80%以上，從而導致孕育效果很不穩(wěn)定，經常出現(xiàn)報廢的鑄件。所以孕育劑的發(fā)展對提高鑄鐵件的質量起著至關重要的作用，能否生產出合格的滿足要求的孕育劑產品已經成為制約鑄鐵行業(yè)發(fā)展至關重要的因素。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑及其制備方法，鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑不僅具有促進石墨形核、減小白口傾向、增加石墨球數(shù)、改善石墨球元整度作用，而且能夠顯著提高鑄態(tài)下鐵素體含量，提高球鐵的伸長率和沖擊韌性。本發(fā)明所采用的技術方案為:一種鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑，其特征是，所述鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的化學成分及質量百分比為:Si:65%-70%, B1:1.0%-5.0%, Ca:2.0%-5.0%, Ba:1.0%-4.0%,AK0.5%, Ti〈0.05%, Mn〈0.4%, S〈0.02%, P〈0.05%，余量為鐵。
—種鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的制備方法，其特征是，按上述的鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的化學成分及質量百分比取相應的原料進行調配，然后將準備的原料置入坩堝中融化煉制，最后進行澆注冷卻，并破碎制粒。本發(fā)明還提供了一種鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的使用方法，其特征是，采用兩次孕育處理:一次孕育在包底將孕育劑覆蓋在球化劑表面，上面用鋼板遮蓋；二次孕育采用隨流孕育；
優(yōu)選的，上述鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的加入量為0.10-0.15wt% ；優(yōu)選的，上述鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的加入量為0.80-0.85wt%。本發(fā)明用到的主要化學元素符號及名稱解釋如下:S1:硅，B1:鉍，Ca:鈣，Ba:鋇，Al:招，T1:欽，Mn:猛，S:硫，P:憐。鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的性能是由各合金元素的成分決定的，本發(fā)明的化學成分是這樣確定的: 球墨鑄鐵的碳含量一般為3.2% 3.8%。娃可明顯促進石墨化，減少白口傾向，增加鐵素體的含量，改善球鐵的塑性，提高孕育效果，然而當硅增加到一定含量后，球鐵的脆性隨其含量的增加而明顯增加。增加硅量可細化石墨球，使其分布均勻并且提高圓整度，但硅能固溶于鐵素體，若大于3%會使球墨鑄鐵脆性增加。錳阻礙共析石墨化及阻礙鐵素體形成，錳含量大于0.4%會增大形成晶間碳化物的傾向，為了提高鑄件的塑性和韌性，將錳的含量控制在Mn〈0.4(wt)%。磷易偏析形成磷共晶，降低塑性和韌性；硫量高則易形成較多的硫化物雜質，影響石墨球化，并且當球化劑加入量不變時，硫的含量高會造成球化元素殘留量少而導致球化不良或球化衰退的現(xiàn)象，因此，為了提高塑性和韌性，提高球化效果，將磷含量控制為小于0.05%,硫含量控制為小于0.02%。鎂與稀土是作為球化劑加入的，但同時具有強烈形成白口傾向，所以在保證石墨球化的前提下，含量越低越好，因此，在此孕育劑中無鎂和稀土的添加。含Ba的硅鐵可以防止鑄件薄壁處出現(xiàn)白口，顯著細化共晶團，提高鑄件強度及厚壁處的硬度。B1、Ca、Ba可以促進鐵素體的形成，可以促進石墨成核減少白口傾向、增加石墨球數(shù)、改善石墨球元整度作用，而且能夠顯著提高鑄態(tài)下鐵素體含量，提高球鐵的伸長率和沖擊韌性。本發(fā)明的鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑與現(xiàn)有孕育劑相比，具有以下優(yōu)點:(I)含有強烈促進鐵素體形成元素B1、Ca、Ba，其不僅具有促進石墨形核、減小白口傾向、增加石墨球數(shù)、改善石墨球元整度作用，而且能夠顯著提高鑄態(tài)下鐵素體含量，提高球鐵的伸長率和沖擊韌性，便于鑄態(tài)鐵素體球鐵的生產。(2)不含稀土元素，從根本上解決目前存在的稀土高消耗的球墨鑄鐵行業(yè)普遍問題，以適應稀土產業(yè)調整帶來的成本上漲，積極響應了國家的產業(yè)政策。(3)本發(fā)明孕育劑使用量低，并可達到較好的孕育效果。
具體實施例方式
一種鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑，所述鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的化學成分及質量百分比為:Si:65%-70%,B1:1.0%-5.0%, Ca:2.0%-5.0%, Ba:1.0%-4.0%，Α1〈0.5%，Ti〈0.05%,Μη〈0.4%, S〈0.02%, Ρ〈0.05%，余量為鐵。一種鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的制備方法，按上述的鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的化學成分及質量百分比取相應的原料進行調配，然后將準備的原料置入坩堝中融化煉制，最后進行澆注冷卻，并破碎制粒。一種鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的使用方法，采用兩次孕育處理:一次孕育在包底將孕育劑覆蓋在球化劑表面，上述鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的加入量為0.10-0.15wt% ；上面用鋼板遮蓋；二次孕育采用隨流孕育，上述鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的加入量為
0.80-0.85wt%0實施例1配方:鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的質量百分比為:S1:65%%，B1:5.0%，Ca:4.0%, Ba:2.9%, AK0.5%, Ti〈0.05%, Μη〈0.4%, S〈0.02%, Ρ〈0.05%，余量為鐵。實施例2配方:鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的質量百分比為:Si:70%, B1:4.0%，Ca:
2.0%, Ba:1.0%, AK0.5%, Ti〈0.05%, Μη〈0.4%, S〈0.02%, Ρ〈0.05%，余量為鐵。實施例3配方:鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的質量百分比為:Si:68%, B1:1.0%，Ca:
5.0%, Ba:4.0%, AK0.5%, Ti〈0.05%, Μη〈0.4%, S〈0.02%, Ρ〈0.05%，余量為鐵。通過上述方法加入本發(fā)明所述的鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑，依次孕育加入量均為
0.12wt% ；_■次孕育的加入量均為0.82wt%，制備出鐵素體球墨鑄鐵，對該球墨鑄鐵進打金相檢驗和機械性能測試，球化個數(shù)均可達到200個/mm2以上，球化率在85%以上；在本發(fā)明所述的硅含量的范圍內，鐵素體的含量均較高，可以達到76.2% 96.8%。據(jù)金屬材料室溫拉伸試驗方法GB/T228-2002，進行機械性能試驗，結果如下表I所示。表I機械性能試驗結果
丨I打仙中1-6O°C沖擊值(V型缺口)
頭施例f伸率J/crn^結論 '/ο-J-!-J-__1I2I3I 平亞_
實施例1 24 〗2 12 13 12.3 合格
實施例2 23 13 13 13 13.0 合格實施例 3 26 11 I 12 I 11 I 11.3 合格分別采用實施例1 3所述的鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑和75硅鐵孕育劑進行添力口，在添加量相同的情況下，制備出的鐵素體球墨鑄鐵的白口深度和時間的關系如下表2所示。表2孕育后放置時間與白口深度(mm)的關系
孕育劑 Imin 5min IOmin 15min 2 Omin 75S1-Fe~ δΓδ~ Γ0~10.5~11.0~
實施例1 1.3~Yl~ 2 9 > Τ2 實施例1 2.1~^8~Γ Tl 實施例1 1.8~ >~O Γθ Tl以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術人員在不脫離本發(fā)明技術方案的范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更改或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，根據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑，其特征是，所述鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的化學成分及質量百分比為:Si:65%-70%, B1:1.0%-5.0%, Ca:2.0%-5.0%, Ba:1.0%-4.0%, AK0.5%,Ti〈0.05%, Mn〈0.4%, S〈0.02%, P〈0.05%，余量為鐵。
2.權利要求1所述的一種鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的制備方法，其特征是，按權利要求I所述的鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的化學成分及質量百分比取相應的原料進行調配，然后將準備的原料置入坩堝中融化煉制，最后進行澆注冷卻，并破碎制粒。
3.權利要求1所述的鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的使用方法，其特征是，采用兩次孕育處理:一次孕育在包底將孕育劑覆蓋在球化劑表面，上面用鋼板遮蓋；二次孕育采用隨流孕育； 所述一次孕育，上述鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的加入量為0.10-0.15wt% ； 所述二次孕育，上述鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的加入量為0.80-0.85wt%0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑及其制備方法，主要解決現(xiàn)有孕育劑制備的球墨鑄鐵石墨球數(shù)少、鐵素體含量低，伸長率和沖擊韌性較差的問題。所述鐵素體球墨鑄鐵用孕育劑的化學成分及質量百分比為Si65%-70%，Bi1.0%-5.0%，Ca2.0%-5.0%，Ba1.0%-4.0%，Al<0.5%，Ti<0.05%，Mn<0.4%，S<0.02%，P<0.05%，余量為鐵，將上述原料進行熔煉制粒，即得。使用上述孕育劑生產出的鐵素體球墨鑄鐵促進了石墨形核、減小白口傾向、增加石墨球數(shù)、改善了石墨球元整度作用，還可以提高鑄態(tài)下鐵素體含量，提高球鐵的伸長率和沖擊韌性。
文檔編號C22C33/08GK103146985SQ201310117869
公開日2013年6月12日 申請日期2013年4月7日 優(yōu)先權日2013年4月7日
發(fā)明者劉憲民, 劉明亮, 焦守民, 郭宏濤, 周長猛 申請人:山東匯豐鑄造科技股份有限公司