一種低矽/鎂比、低稀土鎂球化劑的製作方法
2023-06-03 05:43:36
專利名稱：一種低矽/鎂比、低稀土鎂球化劑的製作方法
技術領域：
本發明屬於材料加工技術領域，涉及一種適於高韌性球墨鑄鐵和高鎳球鐵生產的低稀土鎂球化劑，特別涉及一種適於高韌性球墨鑄鐵和高鎳球鐵生產的低Si/Mg比、低稀土鎂球化劑。
背景技術：
球化處理工藝是生產球墨鑄鐵鑄件的關鍵技術環節。迄今為止，稀土鎂球化劑在各種牌號球墨鑄鐵生產中發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40% - 46%。高的含矽量使鐵液球化過程增矽量較大，平均增矽量高達0. 6%。這不僅給後續的孕育過程帶來壓力，不利於強化孕育工藝的實施，而且難於實現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矽含量，生產中常通過熔煉高碳、低矽的原鐵液進行球化處理予以彌補。實際上，根據相變熱力學規律，理想狀態下球化劑中鎂僅以Mg2Si的形式存在，加入Si的目的僅在於與Mg結合使之穩定存在於合金之中。在平衡條件下，Si與Mg的質量百分比為0.6: I。而在現有球化劑中，Si與Mg的質量比(WSi/WMg)高達(10 — 15) :1，Si含量總體偏高，而且稀土 RE含量較高，大於0. 3%，不僅不利於爐前控制，而且厚大斷面球鐵和高鎳球鐵易產生碎塊狀石墨，並使薄壁件白口傾向增大。因此，亟待開發一種低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需求。
發明內容
為了解決現有技術中的上述問題，本發明的目的在於提供一種低矽/鎂比、低稀土鎂球化劑，適用於高韌性球墨鑄鐵和高鎳球鐵生產，在保障鐵液球化處理的情況下，最大限度地發揮孕育劑的孕育作用，實現多樣化、寬範圍孕育和瞬時孕育，有效地減少和消除自由滲碳體和萊氏體，細化石墨球和增加球數，防止厚壁件產生碎塊狀石墨，從而獲得高質量、高韌性的球墨鑄鐵和高鎳球鐵鑄件。本發明所採用的技術方案，一種低矽/鎂比、低稀土鎂球化劑，該球化劑由以下組分按質量百分比組成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%，其餘為 Fe。本發明的有益效果是(I)鐵液球化過程增矽量較低，有利於實現多樣化、寬範圍孕育處理；(2)有利於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性倉泛;(3)有利於適當提聞原鐵液含娃量,對原生鐵的選擇範圍放寬；(4)球化劑含矽量的減少，生產成本降低。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
對本發明進行詳細說明。本發明一種低Si/Mg比、低稀土鎂球化劑，用於高韌性球鐵和高鎳球鐵的生產，該球化劑由以下組分按質量百分比組成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%，其餘為 Fe。在本發明的上述球化劑成份中，對各化學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行球化處理和滿足不同數量鐵液的球化需求，鎂元素在球化劑中的含量控制在5% — 10%範圍；為了增強孕育劑中的矽元素對鐵液的孕育效果，降低了球化劑中的矽含量，在20% — 30%範圍，從而使矽和鎂的質量比由通常的(10 — 15):1降低到(2 - 6) :1。為了改善石墨的形核能力、促進石墨化並淨化鐵液，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，還是強的石墨化元素；微量Bi、Ba、Zr元素促進石墨球形核，增加石墨球·數；儘管RE元素如Ce和La具有淨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，總量不大於0. 2%。採用感應電爐熔配低雜質含量的低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後，經機械破碎、篩選成不同塊度的球化劑備用。以下實施例中，利用本發明的低Si/Mg比低稀土球化劑，採用包底坑衝入法球化並輔以型內孕育工藝來獲得QT400 - 18鐵素體球鐵和D — 5S高鎳奧氏體球鐵。球化劑加入量按質量百分比控制在I. 2% - 3. 0%範圍。球化劑的化學成分見表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成分列入表2，對應的球鐵合金微觀組織及力學性能分別列入表3和表4。表I本發明的球化劑化學成分(質量百分數，%)
I Wk
Mg Si Ca Al Bi Bt Zr Ce La Fe
15200.00.50.200.100. 101).090.03餘讀4.0
2I230.90.40. 100.070.060.030.09餘遍3.3
8.................................................................8261.50.080.040.04' 0.000.06—餘量3.25~
410302.00.00.000.000.000,060.00餘 m3.0
58281.80.30.06 0.020.020.010.01餘Jt2,0
69240.50.50.030.050,050.050.05餘最6.0
76220.80. I0.120.080.000.000.00餘覺5-5
86251.20.00. 140.000.080.080.08餘2.5
表2本發明的實施例球化劑加入量及合金化學成分(質量百分數，%)
權利要求
1.一種低矽/鎂比、低稀土鎂球化劑，其特徵在於該球化劑由以下組分按質量百分比組成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%，其餘為 Fe。
全文摘要
本發明提供的一種低矽/鎂比、低稀土鎂球化劑，該球化劑由以下組分按質量百分比組成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％，其餘為Fe。本發明的球化劑在保障鐵液平穩球化的前提下，通過大幅度降低球化劑中的矽含量和稀土含量，既可放寬對原鐵液矽含量的控制範圍，又可為強化孕育處理創造有利的工藝條件，還可有效地消除薄壁件碳化物和厚壁件碎塊狀石墨，球化效果優良，特別適合於高品質高韌性球墨鑄鐵鑄件和高鎳奧氏體球墨鑄鐵鑄件的生產。
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 優先權日2012年7月9日
發明者徐錦鋒, 高軍 申請人:江蘇多為泵業股份有限公司