一種高強度薄壁灰鑄鐵鑄件用孕育劑的生產方法與流程

2023-10-06 11:28:14 1

本發明涉及鑄造技術領域，尤其涉及一種高強度薄壁灰鑄鐵鑄件用孕育劑的生產方法。

背景技術：

發動機等高強度薄壁鑄件需要具有較高的強度、均勻性和緻密性，生產的優質高強度薄壁鑄件，控制鑄鐵凝固時形成的石墨的形態和基體組織是至關重要的。孕育處理是生產工藝中最重要的環節之一，通過在鐵液中加入一定量的孕育劑，在鐵液中形成大量晶核核心，使晶粒細化，提高鑄件的強度、塑性和韌性。其中，孕育劑的性能對鑄件的強度和均勻性至關重要。常規工藝生產的孕育劑由於粒度較大，對灰鑄鐵基體晶粒組織的細化效果有限，提升鑄件強度的效果不佳；納米級孕育劑如納米碳化矽雖然具有優良的生核能力，晶粒細化效果好，但是不易被鐵液吸收，而且在鐵液中分散性能差，容易碰撞團聚並長大，從而影響基體組織的均勻性。為了適應高強度薄壁灰鑄鐵件的孕育處理，需要孕育劑既具有優良的晶粒細化效果，同時保證鑄件的基體組織均勻性。

技術實現要素：

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種既具有優良的晶粒細化效果，又能保證鑄件的基體組織均勻性的高強度薄壁灰鑄鐵鑄件用孕育劑的生產方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種高強度薄壁灰鑄鐵鑄件用孕育劑的生產方法，包括以下步驟：

（1）將按重量百分比計65-75%的si，0.5-1%的zr，0.5-1%的re，0-0.5%的al，1.5-2.5%的ba，0.5-0.8%的ca，餘量為fe以及不可避免的雜質的原料進行混合熔煉，冷卻至室溫後粉碎研磨，製成平均粒徑為200-300μm的合金粉末；

（2）將1-2重量份納米碳化矽與0.5-1重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100-150重量份水中超聲分散5-10min，然後加入10-15重量份步驟（1）得到的合金粉末混合攪拌均勻，噴霧乾燥後於100-120℃保溫處理2-4h，冷卻後得到高強度薄壁灰鑄鐵鑄件用孕育劑。

所述步驟（1）中的熔煉溫度為1400-1500℃。

所述步驟（1）中的熔煉時間為5-10min。

所述步驟（2）中的噴霧乾燥條件為：進口溫度200-250℃，出口溫度120-140℃。

一種高強度薄壁灰鑄鐵鑄件的鑄造方法，在鐵水澆注時隨流加入相對於鐵水質量0.2-0.4%的所述高強度薄壁灰鑄鐵鑄件用孕育劑進行孕育處理。

本發明的優點是：

本發明先將按重量百分比計65-75%的si，0.5-1%的zr，0.5-1%的re，1-1.5%的al，1.5-2.5%的ba，0.5-0.8%的ca，餘量為fe以及不可避免的雜質的原料進行混合熔煉後製成平均粒徑為200-300μm的合金粉末，然後與納米碳化矽的水分散液混合併噴霧乾燥，將納米碳化矽摻雜到合金粉末中，得到高強度薄壁灰鑄鐵鑄件用孕育劑。本發明通過化學成分的選擇使孕育劑能高效促成a型石墨、減少白口、縮松缺陷，改善薄壁鑄件中石墨的形態和分布狀況，並且具有良好的抗衰退作用；通過噴霧摻雜將納米碳化矽牢固地結合在合金粉末表面，有利於提高納米碳化矽在鐵液中的分散均勻性，既能促進灰鑄鐵中共晶團的生核，增加了共晶團數量，細化晶粒，提高基體強度，又不影響基體組織的均勻性。本發明製得的孕育劑既具有優良的晶粒細化效果，提高鑄件的強度，又能保證鑄件的基體組織均勻性，減少鑄件內部缺陷的發生，適合應用於高強度薄壁灰鑄鐵鑄件的孕育處理。

具體實施方式

一種高強度薄壁灰鑄鐵鑄件用孕育劑的生產方法，包括以下步驟：

（1）將按重量百分比計65%的si，0.5%的zr，0.5%的re，0.5%的al，1.5%的ba，0.5%的ca，餘量為fe以及不可避免的雜質的原料進行混合熔煉，冷卻至室溫後粉碎研磨，製成平均粒徑為200μm的合金粉末；

（2）將1重量份納米碳化矽與0.5重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份水中超聲分散5min，然後加入10重量份步驟（1）得到的合金粉末混合攪拌均勻，噴霧乾燥後於100℃保溫處理2h，冷卻後得到高強度薄壁灰鑄鐵鑄件用孕育劑。

所述步驟（1）中的熔煉溫度為1400℃。

所述步驟（1）中的熔煉時間為5min。

所述步驟（2）中的噴霧乾燥條件為：進口溫度200℃，出口溫度120℃。

一種高強度薄壁灰鑄鐵鑄件的鑄造方法，在鐵水澆注時隨流加入相對於鐵水質量0.2%的所述高強度薄壁灰鑄鐵鑄件用孕育劑進行孕育處理。