一种球墨铸铁孕育剂及其制备方法和应用

摘要

本发明属于吸冶金技术领域，特别涉及一种球墨铸铁孕育剂及其制备方法和应用。本发明提供的球墨铸铁孕育剂，按重量份由这些组分组成:Si:50～60％，Ge:8～13％，Ni:0.5～1％，Ba:0.5～1.5％，Mn:0.5～1.5％；余量为Fe以及不可避免的微量元素。本发明的制备方法，包括以下步骤：S1：将称取合金原料粉碎；S2：将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化；S3：待原料充分熔化混合后，真空冷却后粉碎成平均粒径为200～500μm即可。用本发明提供的孕育剂孕育球墨铸铁后，耐磨性、硬度、抗拉强度、断面均匀程度，减少白口现象等均大幅提高。

权利要求

1.一种球墨铸铁孕育剂，其特征在于，按重量份由以下组分组成:

2.根据权利要求1所述的球墨铸铁孕育剂，其特征在于，其配方按重量百分比计包括：Si：50～55％，Ge:10～12％；Ni:0.8～1％；Ba：1.2～1.5％，Mn:0.5～1％余量为Fe以及不可避免的微量元素。

3.根据权利要求1所述的球墨铸铁孕育剂，其特征在于，其中Si、Ge、Ni按重量的比例为

50：10：1。

4.如权利要求1-3中任一所述的球墨铸铁孕育剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将称取合金原料粉碎；

S2：将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化；

S3：待原料充分熔化混合后，真空冷却后粉碎成平均粒径为200～500μm即可。

5.如权利要求1-3中任一所述的球墨铸铁孕育剂在球墨铸铁中的应用。

6.根据权利要求5所述的球墨铸铁孕育剂在球墨铸铁中的应用，其特征在于，在孕育过程中球墨铸铁孕育剂的加入量为球墨铸铁总重量的0.5～1.5％。

说明书

一种球墨铸铁孕育剂及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于吸冶金技术领域，特别涉及一种球墨铸铁孕育剂及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 孕育剂有可促进石墨化，减少白口倾向，改善石墨形态和分布状况，增加共晶团数量，细化基体组织，使球铁石墨圆整，减少或消除激冷，防止表面游离渗碳体的形成,均匀组织，提高力学性能等优点，其在铸铁领域得到了广泛地应用。

[0003] 球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是二十世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。

[0004] 申请号为201410405999.8的专利《一种球墨铸铁孕育剂及其制备方法和应用》，其配方按重量百分比计包括：Si：60～65％，Zr：3.5～6.0％，Ca：1～2％，Al：0～1.4％，Fe3O4：0.5～1.5％和余量为Fe以及不可避免的微量元素。Fe的熔点为1535℃，而Ca的沸点为1484℃，这样的组合，Fe和Ca是无法很均匀融合的。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供的了一种孕育剂，用本发明的孕育剂孕育球墨铸铁后，耐磨性、硬度、抗拉强度、断面均匀程度，减少白口现象等均大幅提高。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0006] 一种球墨铸铁孕育剂，按重量份由以下组分组成:

[0007] Si:50～60％

[0008] Ge:8～13％

[0009] Ni:0.5～1％

[0010] Ba:0.5～1.5％

[0011] Mn:0.5～1.5％

[0012] 余量为Fe以及不可避免的微量元素。

[0013] 优选的，其配方按重量百分比计包括：Si：50～55％，Ge:10～12％；Ni:0.8～1.2％；Ba：1.2～1.5％，Mn:0.5～1％余量为Fe以及不可避免的微量元素。

[0014] 优选的，其中Si、Ge、Ni按重量的比例为50：10：1。

[0015] 所述球墨铸铁孕育剂的制备方法，包括以下步骤：

[0016] S1：将称取合金原料粉碎；

[0017] S2：将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化；

[0018] S3：待原料充分熔化混合后，真空冷却后粉碎成平均粒径为200～500μm即可。

[0019] 所述的球墨铸铁孕育剂在球墨铸铁中的应用。

[0020] 优选得，在孕育过程中球墨铸铁孕育剂的加入量为球墨铸铁总重量的0.5～1.5％。

[0021] 与现有技术相比，本发明具有的优点如下：

[0022] (1)Ge的加入，能降低传统球墨铸铁孕育剂整体的熔点，由于熔点低瞬时扩散快，孕育效果更好；

[0023] (2)Si、Ge、Ni的一定配比，在少量Ni的存在下，促进了铁液按稳定系转变时，能减少过量溶解氮含量，抑制孕育衰退，防止白口倾向；

[0024] (3)Ba有脱氧作用，能减轻铸铁的白口倾向，促成均细小的A型石墨。

具体实施方式

[0025] 下面结合实施例，对本发明作进一步说明：

[0026] 实施例1

[0027] 制备球墨铸铁孕育剂：将称取得60wt％的Si，13wt％的Ge，1wt％的Ni，1.5wt％的Ba，1.5wt％Mn和余量为Fe以及不可避免的微量元素合金原料粉碎；将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化；待原料充分熔化混合后，真空冷却后粉碎成平均粒径为200～500μm即可制得球墨铸铁孕育剂。

[0028] 制造球墨铸铁：(1)熔炼：在电炉中加入重量百分比为55％的生铁，30％的球铁回炉料，10％的废钢，电炉升温至1480—1500℃，将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水；(2)球化和微量合金化：向加有重量百分比为0.08％的Sn和重量百分比为1.3％的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水，进行球化处理，其中球化剂中含有重量百分比为40％的Si、8％的Mg、1.5％的RE；(3)孕育处理：在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1％的孕育剂进行孕育处理；(4)浇注：将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注，浇注后自然冷却，即得铸态球墨铸铁。

[0029] 实施例2

[0030] 制备球墨铸铁孕育剂：将称取得50wt％的Si，5wt％的Ge，0.5wt％的Ni，0.5wt％的Ba，1.5wt％Mn和余量为Fe以及不可避免的微量元素合金原料粉碎；将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化；待原料充分熔化混合后，真空冷却后粉碎成平均粒径为200～500μm即可制得球墨铸铁孕育剂。

[0031] 制造球墨铸铁：(1)熔炼：在电炉中加入重量百分比为55％的生铁，30％的球铁回炉料，10％的废钢，电炉升温至1480—1500℃，将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水；(2)球化和微量合金化：向加有重量百分比为0.08％的Sn和重量百分比为1.3％的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水，进行球化处理，其中球化剂中含有重量百分比为40％的Si、8％的Mg、1.5％的RE；(3)孕育处理：在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1％的孕育剂进行孕育处理；(4)浇注：将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注，浇注后自然冷却，即得铸态球墨铸铁。

[0032] 实施例3

[0033] 制备球墨铸铁孕育剂：将称取得50wt％的Si，10wt％的Ge，1wt％的Ni，1.2wt％的Ba，1wt％Mn和余量为Fe以及不可避免的微量元素合金原料粉碎；将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化；待原料充分熔化混合后，真空冷却后粉碎成平均粒径为200～500μm即可制得球墨铸铁孕育剂。

[0034] 制造球墨铸铁：(1)熔炼：在电炉中加入重量百分比为55％的生铁，30％的球铁回炉料，10％的废钢，电炉升温至1480—1500℃，将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水；(2)球化和微量合金化：向加有重量百分比为0.08％的Sn和重量百分比为1.3％的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水，进行球化处理，其中球化剂中含有重量百分比为40％的Si、8％的Mg、1.5％的RE；(3)孕育处理：在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1％的孕育剂进行孕育处理；(4)浇注：将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注，浇注后自然冷却，即得铸态球墨铸铁。

[0035] 实施例4

[0036] 制备球墨铸铁孕育剂：将称取得55wt％的Si，11wt％的Ge，1.1wt％的Ni，1.2wt％的Ba，1wt％Mn和余量为Fe以及不可避免的微量元素合金原料粉碎；将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化；待原料充分熔化混合后，真空冷却后粉碎成平均粒径为200～500μm即可制得球墨铸铁孕育剂。

[0037] 制造球墨铸铁：(1)熔炼：在电炉中加入重量百分比为55％的生铁，30％的球铁回炉料，10％的废钢，电炉升温至1480—1500℃，将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水；(2)球化和微量合金化：向加有重量百分比为0.08％的Sn和重量百分比为1.3％的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水，进行球化处理，其中球化剂中含有重量百分比为40％的Si、8％的Mg、1.5％的RE；(3)孕育处理：在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1％的孕育剂进行孕育处理；(4)浇注：将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注，浇注后自然冷却，即得铸态球墨铸铁。

[0038] 对比例1

[0039] 制备球墨铸铁孕育剂：将称取得55wt％的Si，5.5wt％的Ge，1.2wt％的Ba，1wt％Mn和余量为Fe以及不可避免的微量元素合金原料粉碎；将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化；待原料充分熔化混合后，真空冷却后粉碎成平均粒径为200～500μm即可制得球墨铸铁孕育剂。

[0040] 制造球墨铸铁：(1)熔炼：在电炉中加入重量百分比为55％的生铁，30％的球铁回炉料，10％的废钢，电炉升温至1480—1500℃，将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水；(2)球化和微量合金化：向加有重量百分比为0.08％的Sn和重量百分比为1.3％的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水，进行球化处理，其中球化剂中含有重量百分比为40％的Si、8％的Mg、1.5％的RE；(3)孕育处理：在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1％的孕育剂进行孕育处理；(4)浇注：将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注，浇注后自然冷却，即得铸态球墨铸铁。

[0041] 对比例2

[0042] 制备球墨铸铁孕育剂：将称取得55wt％的Si，1.1wt％的Ni，1.2wt％的Ba，1wt％Mn和余量为Fe以及不可避免的微量元素合金原料粉碎；将粉碎的合金原料放入真空坩埚内升温至1520℃至1550℃以使得各原料熔化；待原料充分熔化混合后，真空冷却后粉碎成平均粒径为200～500μm即可制得球墨铸铁孕育剂。

[0043] 制造球墨铸铁：(1)熔炼：在电炉中加入重量百分比为55％的生铁，30％的球铁回炉料，10％的废钢，电炉升温至1480—1500℃，将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水；(2)球化和微量合金化：向加有重量百分比为0.08％的Sn和重量百分比为1.3％的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水，进行球化处理，其中球化剂中含有重量百分比为40％的Si、8％的Mg、1.5％的RE；(3)孕育处理：在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1％的孕育剂进行孕育处理；(4)浇注：将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注，浇注后自然冷却，即得球墨铸铁。

[0044] 对比例3

[0045] 制造球墨铸铁：(1)熔炼：在电炉中加入重量百分比为55％的生铁，30％的球铁回炉料，10％的废钢，电炉升温至1480—1500℃，将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水；(2)球化和微量合金化：向加有重量百分比为0.06—0.08％的Sn和重量百分比为1.3％的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水，进行球化处理，其中球化剂中含有重量百分比为40％的Si、8％的Mg、1.5％的RE；(3)孕育处理：在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1％的孕育剂进行孕育处理；(4)浇注：将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注，浇注后自然冷却，即得球墨铸铁。所述孕育剂为牌号FeSi70,安阳李氏实业有限公司[0046] 对比例4

[0047] 制造球墨铸铁：(1)熔炼：在电炉中加入重量百分比为55％的生铁，30％的球铁回炉料，10％的废钢，电炉升温至1480—1500℃，将所述生铁、球铁回炉料、废钢的混合物熔炼成铁水；(2)球化和微量合金化：向加有重量百分比为0.06—0.08％的Sn和重量百分比为1.3％的球化剂的浇包中加入步骤(1)所得铁水，进行球化处理，其中球化剂中含有重量百分比为40％的Si、8％的Mg、1.5％的RE；(3)孕育处理：在步骤(2)所得铁水中加入重量百分比为1％的孕育剂进行孕育处理；(4)浇注：将步骤(3)所得铁水转至铸件型腔中进行浇注，浇注后自然冷却，即得球墨铸铁。所述孕育剂为牌号Si70Ba5.2Ca1.5,安阳李氏实业有限公司。

[0048] 测试结果：

[0049]

[0050]

[0051] 由测试数据可见，通过本发明提供的孕育剂进行孕育处理的过的球墨铸铁，具有很好的机械强度，特别是当孕育剂中，Si、Ge、Ni按重量的比例为50：10：1时，机械强度最好，最能符合应用的要求。