本發(fā)明屬于冶金領域，具體涉及一種球墨鑄鐵的球化孕育處理工藝。

背景技術：

早在上世紀50年代就有不少鑄造人士提出，通過合理運用石墨自膨脹來解決球墨鑄鐵的縮孔、縮松缺陷。但至今，很少有人能夠靈活運用。

他們認為孕育作用越強，越有利于石墨化；石墨化膨脹量越大，自補縮作用就越好。不知道石墨膨脹發(fā)生時間對補縮作用會有影響，甚至有人主張要采取工藝措施，使石墨化膨脹提前，使膨脹與凝固初期的收縮均衡，達到減少外部補縮量，從而減小冒口尺寸的目的。但其實反而使外部補縮與石墨膨脹相抵觸，更易出現縮松缺陷。

技術實現要素：

發(fā)明目的：為了解決現有技術的不足，本發(fā)明提供了一種球墨鑄鐵的球化孕育處理工藝，特殊球化劑、孕育劑，使石墨球數增多，同時使石墨生長高峰期往凝固后期推遲，從而更加有效地利用石墨膨脹來消除縮孔、縮松缺陷。達到無冒口鑄造的目的。

技術方案：一種球墨鑄鐵的球化孕育處理工藝，包括如下步驟：

步驟一、在球化包的一個坑中依次加入：1％球化劑b、0.2％硅鋇孕育劑、0.3％ba13長效孕育劑和壓鐵；

步驟二、鐵水從爐中倒入另外一個坑中，出鐵時加入0.15％-0.3％硅鋇孕育劑，澆注時加入0.1％-0.2％特效1#隨流孕育劑，為保證球化，球化結束的鐵水s≤0.012％、mg＝0.040％±0.004。

作為優(yōu)化：所述球墨鑄鐵球化劑a由以下重量百分比成分組成：si：40％-50％，ca：0.9％-1.3％，ba：1％-1.5％，mg：5.8％-6.2％，re：0.8％-1.0％，al<1.2％，余量為fe以及不可避免的微量元素，粒度為5-30mm。

作為優(yōu)化：所述球墨鑄鐵球化劑b由以下重量百分比成分組成：si：40％-50％，ca：0.9％-1.3％，ba：1％-1.5％，mg：5.8％-6.2％，re：0.7％-1.1％，al<1.2％，余量為fe以及不可避免的微量元素，粒度為5-30mm；。

作為優(yōu)化：所述bal3長效孕育劑由以下重量百分比成分組成：si：63％-68％，ca：1.4％-2.0％，ba：12％-14％，al：1-1.6％，余量為fe以及不可避免的微量元素，粒度為3-8mm。

作為優(yōu)化：所述硅鋇孕育劑由以下重量百分比成分組成：si>68％，al<2％，ca：1％-2％，ba：2％-2.5％，余量為fe以及不可避免的微量元素，粒度為3-8mm。

作為優(yōu)化：所述1#隨流孕育劑由以下重量百分比成分組成：si：70％-80％，al：0.7％-2.0％，ca：0.8％-1.5％，re：適量，bi：0.7％-1.1％，余量為fe以及不可避免的微量元素，粒度為0.1-1mm。

有益效果：本發(fā)明通過使用特殊的球化、孕育方式，使石墨析出高峰從鑄件凝固初期推遲到凝固后期，也就是使大部分石墨化膨脹推遲到型腔進出口已凝固封閉、外部補縮已停止、只能依靠石墨化膨脹進行自補縮的凝固后期，從而使膨脹更有效地起到消除縮孔、縮松。與此同時還發(fā)現該種球化孕育方式對qt400-18al球墨鑄鐵的力學性能，尤其是低溫沖擊性能有很大的改善，從-20℃降至-40℃，其值仍保持在15j以上。

本發(fā)明中的熔煉方法消除了原有的缺陷，自從改變熔煉工藝后再無缺陷出現。同時減少了保溫冒口的使用，降低了生產成本，提高了效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中球化包中合金放置方式示意圖；

圖2是本發(fā)明兩種工藝方案金相對比示意圖；

圖3是本發(fā)明中-40℃沖擊斷口掃描電鏡照片圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例

方案1：現有澆注的風電750kw輪轂，中間分型，采用陶瓷管底注工藝，頂部放置三個保溫冒口，在實驗過程中，分型面處偶有大于φ3-φ5的缺陷出現，不符合要求。

方案2：針對上述問題，現改變熔煉工藝，具體如下：

一種球墨鑄鐵的球化孕育處理工藝，包括如下步驟：

步驟一、在球化包的一個坑中依次加入：1％球化劑b、0.2％硅鋇孕育劑、0.3％ba13長效孕育劑和壓鐵；

步驟二、鐵水從爐中倒入另外一個坑中，出鐵時加入0.15％-0.3％硅鋇孕育劑，澆注時加入0.1％-0.2％特效1#隨流孕育劑，為保證球化，球化結束的鐵水s≤0.012％、mg＝0.040％±0.004。

所述球墨鑄鐵球化劑a由以下重量百分比成分組成：si：40％-50％，ca：0.9％-1.3％，ba：1％-1.5％，mg：5.8％-6.2％，re：0.8％-1.0％，al<1.2％，余量為fe以及不可避免的微量元素，粒度為5-30mm。

所述球墨鑄鐵球化劑b由以下重量百分比成分組成：si：40％-50％，ca：0.9％-1.3％，ba：1％-1.5％，mg：5.8％-6.2％，re：0.7％-1.1％，al<1.2％，余量為fe以及不可避免的微量元素，粒度為5-30mm；。

所述bal3長效孕育劑由以下重量百分比成分組成：si：63％-68％，ca：1.4％-2.0％，ba：12％-14％，al：1-1.6％，余量為fe以及不可避免的微量元素，粒度為3-8mm。

所述硅鋇孕育劑由以下重量百分比成分組成：si>68％，al<2％，ca：1％-2％，ba：2％-2.5％，余量為fe以及不可避免的微量元素，粒度為3-8mm。

所述1#隨流孕育劑由以下重量百分比成分組成：si：70％-80％，al：0.7％-2.0％，ca：0.8％-1.5％，re：適量，bi：0.7％-1.1％，余量為fe以及不可避免的微量元素，粒度為0.1-1mm。

同時為符合球墨鑄鐵自補縮理論，將鑄件上方的三個保溫冒口改成出氣冒口，此冒口無補縮作用。

本發(fā)明中用的原材料為生鐵、廢鋼、回爐料，同時加入增碳劑增碳。運用熱分析儀和光譜儀對c和si進行控制，將原鐵水的成分控制在一定范圍內，具體成分如下表1。

表1：方案2的原鐵水和終鐵水的主要成分

球化處理結束溫度為1380℃，然后開始澆注，澆注結束后72小時開箱。

實驗結果與分析

1、無損檢測

原本在分型面三處都有縮松缺陷，缺陷面積10mm*10mm，缺陷大小φ3-φ5。改變球化、孕育方式后，鑄件ut合格，三個分型面的缺陷消失，即使偶有缺陷，但也不超標。因此，可以斷定新球化劑、孕育劑對改善石墨膨脹、解決縮孔縮松缺陷是有利的。

結合兩種熔煉工藝分析，區(qū)別主要有三點：

1.兩種球化劑re含量相似，但球化劑b的re中l(wèi)a較多。由于鑭元素與硫、氧化物的親和力更強，因而減少鎂的燒損和反應，有利于球化處理穩(wěn)定，同時鑭的沸點較鈰高，在1450℃左右的處理溫度下，翻騰作用較弱。因此鑭系球化劑適用于壁厚球墨鑄鐵件的生產，它不僅可以消除產生石墨畸變、石墨漂浮和減少開花石墨聚集的傾向，而且可以增加石墨球數、提高球化率和減少縮松傾向，提供優(yōu)質的球墨鑄鐵鐵液。結合表3中幾種硫化物的熔點和密度，得知鑭的硫化物的密度最大，也最接近鐵水的密度7.1～7.3g·cm^-3，在鐵水中比較穩(wěn)定，彌散分布，成為形核質點。符合石墨自補縮理論，膨脹點后移，補償鐵水收縮的體積。

2.ba13孕育劑其實可以說是一種覆蓋劑，能有效的消除鐵水中的硫和氧，凈化鐵水，同時其生產的氧化物、硫化物又可以作為形核質點。

3.方案2中的工藝的隨流孕育有了很大的改善，加入了微量的bi，雖然為反球化元素，但能有效增加石墨球個數。在厚度不太大的情況下，對石墨形態(tài)的影響較小，如下表2幾種硫化物的熔點和密度表所示。

表2幾種硫化物的熔點和密度表

2、鑄件附鑄試塊性能分析

理化性能分析：

在該鑄件的附鑄試塊上取一根試棒、一個金相、三組沖擊。力學性能如下表4，v缺口低溫沖擊，從-20℃到-40℃，一直保持在15j以上，未出現隨著溫度減低而衰退的現象，低溫韌性十分優(yōu)異。同時抗拉強度379.5mpa，滿足

qt400-18al的性能要求，如下表3兩種熔煉工藝性能對比表所示。

表3兩種熔煉工藝性能對比表

為更加詳細的說明此熔煉工藝的有異性，圖2列出了原有工藝與新工藝的金相對比。新工藝石墨球都比較均勻、細小、圓整，同時腐蝕過后都未出現珠光體、磷共晶等有害組織。由軟件image-proplus6.0測得石墨球大小為6～7級，新型球化、孕育方式使單位面積石墨球數從原來的135，增加到165。這是由于ba13孕育劑、較大的孕育量和加bi隨流孕育劑引起的。石墨球的尺寸與其析出長大時間有關，時間越短、形核質點越多，最終形成的石墨球越細小、圓整。從而保證在冒口、澆注系統封閉的情況下石墨膨脹，充分利用這些膨脹來填補縮孔縮松。

斷口sem分析：

結合下圖3中-40℃斷口的掃描電鏡照片和金相照片分析，方案2中石墨球小而多，晶粒細小，所以在斷裂之后得到較多的細小韌窩。石墨球與孔洞壁間有較大的空隙，但仍有部分黏著，球周圍有撕裂棱，這可能是由于裂紋擴展過程中的塑性撕裂行為所致，新工藝斷口為韌性斷裂。方案1大部分還是韌窩。但也有多處河流花樣，解理裂紋沿著一定的結晶面穿過相鄰的晶粒，由于這些晶粒間傾斜角度較小，相鄰晶粒的解理面位向差小，斷口較為平齊。

本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內。