一種細化鑄鐵晶粒的方法
2023-05-09 02:02:41 1
專利名稱：一種細化鑄鐵晶粒的方法
技術領域：
本發明涉及一種細化鑄鐵晶粒的方法，屬金屬材料熱加工技術領域。
背景技術：
鐵金屬材料晶粒的形態，大小及分布直接影響其力學性能。材料晶粒組織的控制主要是通過形核過程的控制來實現的。晶核越多，形成的晶粒就越細。對鑄鐵來說，傳統的細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的異質晶核，達到細化晶粒的目的。
2.增大冷卻速度及降低澆注溫度，使液態金屬獲得較大過冷度，增大形核速率。
3.加強液體在澆注和凝固期間的流動，如採用機械攪拌、電磁攪拌、鑄型振動、液流衝刷型壁等動力學方法，促使枝晶折斷、破碎，使晶粒數量增多，尺寸減小。
上述第一種方法實際上是一種化學方法，使用較為普遍，效果也較好，但它在細化鑄鐵晶粒的同時也汙染了金屬液本身。該法產渣量極大，而且易產生夾雜物。方法二與方法三雖對金屬液無汙染，但工藝較為複雜，工藝裝備要求較高，如處理不當，則會產生白口、氣孔、砂眼等缺陷。
發明內容
為了克服上述傳統方法所帶來的弊端，本發明提出了一個新的處理方法。本發明的目的是通過脈衝磁場與液態金屬的相互作用，改變其凝固特性，從而使晶粒細化，並改善其力學性能。
本發明的一種細化鑄鐵晶粒的方法，其特徵是將高溫鐵水在溫度達到1250-1500℃時出爐澆注，並及時放進磁場中進行脈衝磁場處理，直到凝固結束，切斷脈衝電源，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％，Fe餘量；鐵水的合理處理溫度為1380-1430℃；所採用的脈衝磁場的參數為磁場強度0.1-15T(特斯拉)，脈衝頻率0.2-10Hz。
本發明方法最顯著的優點是處理效果明顯，是一種非接觸性處理方法，在處理過程中，對環境和材料無任何汙染。
本發明方法的特點是，鐵液經過不同磁感應強度的脈衝磁場處理後，其金相組織特性發生明顯變化，鑄鐵晶粒得到顯著細化，原來的長片狀石墨變得短而細小，分布均勻，且呈蜷曲狀，石墨端部鈍化，另外對材料的力學性能也有很大的改善。本發明方法可適用於不同牌號的灰鑄鐵。
具體實施例方式實施例一將高溫鐵水在溫度達到1400-1480℃時出爐澆注，並及時放進磁場中進行脈衝磁場處理。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％，Fe餘量，它是一種過共晶灰鑄鐵。在鐵水溫度為1380-1430℃時開始脈衝磁場處理，當溫度降至950-1000℃時，停止處理；所採用的脈衝磁場的參數為磁場強度0.13T(特斯拉)，脈衝頻率10Hz。
金相顯微鏡觀察，可見到鑄鐵晶粒已細化，原來的長片狀變成細長條狀。
實施例二在鐵水溫度為1380-1430℃時開始脈衝磁場處理，當溫度降至950-1000℃時，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％，Fe餘量，它是一種過共晶灰鑄鐵。所採用的脈衝磁場的參數為磁場強度1.15T(特斯拉)，脈衝頻率0.6Hz。
金相顯微鏡觀察，可見到鑄鐵晶粒已細化，原來的長片狀變得短而細小，似蠕蟲蜷曲狀，且分布均勻。
實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％，Fe餘量，它是一種近共晶灰鑄鐵。在鐵水的溫度為1380-1430℃時開始脈衝磁場處理，當溫度降至950-1000℃時，停止處理；所採用的脈衝磁場的參數為磁場強度12.6T(特斯拉)，脈衝頻率0.4Hz。
共晶灰鑄鐵經金相顯微鏡觀察，可見到鑄鐵晶粒已細化，石墨形態也變得短而細小，且石墨端部已鈍化。
實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％，Fe餘量，它是一種亞共晶灰鑄鐵。在鐵水的溫度為1380-1430℃時開始脈衝磁場處理，當溫度降至950-1000℃時，停止處理；所採用的脈衝磁場的參數為磁場強度10.83T(特斯拉)，脈衝頻率0.42Hz。
共晶灰鑄鐵經金相顯微鏡觀察，可見到鑄鐵晶粒已細化，石墨形態也變得短而細小，且石墨端部已鈍化，分布均勻。
以上四個實施例中，鑄鐵件的力學性能也可得到較大改善。
權利要求
1.一種細化鑄鐵晶粒的方法，其特徵是將高溫鐵水在溫度達到1250-1500℃時出爐澆注，並及時放進磁場中進行脈衝磁場處理，直到凝固結束，切斷脈衝電源，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％，Fe餘量；鐵水的合理處理溫度為1380-1430℃；所採用的脈衝磁場的參數為磁場強度0.1-15T(特斯拉)，脈衝頻率0.2-10Hz。
全文摘要
本發明涉及一種細化鑄鐵晶粒的方法，屬鐵金屬材料熱加工處理技術領域。本發明方法的特徵是將高溫煉鐵爐中的鐵水在溫度達到1250℃－1500℃時出爐澆注，並及時放進磁場中進行脈衝磁場處理，直到凝固結束，切斷脈衝電源，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％，Fe餘量；所採用的脈衝磁場的參數為磁場強度0.13－15.8T(特斯拉)，脈衝頻率0.2－10Hz，脈寬35ms。
文檔編號B22D27/02GK1575889SQ0312885
公開日2005年2月9日 申請日期2003年5月27日 優先權日2003年5月27日
發明者翟啟傑, 李秋書, 劉立強, 李仁興, 富知愚, 華勤, 侯旭, 李祖齊 申請人:上海大學