[发明专利]一种薄壁急冷件孕育剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及铸造领域，尤其涉及一种薄壁急冷件孕育剂和制备方法，以及其在铸造领域的应用。

背景技术

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，其在铸造领域得到了广泛地应用。

随着材料科学和结构工艺学的飞速发展，薄壁零件能够具有高强度、重量轻、高承载性等特点，在汽车、国防、航空航天等工业领域得到了越来越广泛的应用。特别是在要求降低自身重量又不失强度、刚度的航空航天工业中得到很好的应用。目前，薄壁零件正在向极薄化、大尺寸化和复杂化的方向发展。

目前，大多数生产厂家使用薄壁急冷件孕育剂作为孕育剂生产薄壁急冷件，但是这些产品存在孕育时间短、耐磨性差、硬度低，抗拉强度低、断面不均匀，易产生白口等缺点，造成产品不稳定，不能满足一些需要高硬度的机器铸件的要求。

为了改善上述不足，部分厂家开始在硅铁孕育剂中增加其它材料制备复合孕育剂，如铬、铜等，然而，在添加上述材料时，会引入新的问题。如添加铬将增大白口组织形成的几率，进而导致薄壁急冷件硬度下降，添加铜不但在改善薄壁急冷件性能方面得不到很好的效果，反而大大增加了制备孕育剂的成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种孕育效果好，孕育后铸件的孕育时间、消除白口能力、断面均匀程度、耐磨性、硬度、抗拉强度低均大幅提高的孕育剂。

本发明的另一目的在于提供一种上述薄壁急冷件孕育剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述薄壁急冷件孕育剂在铸件方面的应用。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种薄壁急冷件孕育剂，其配方按重量百分比计包括：Si：70～80％，Sr：0.6～1％，Ba：0～3％，Al：0.9～1.4％，Fe₃O₄：0.5～1.5％，余量为Fe以及不可避免的微量元素。

上述薄壁急冷件孕育剂，优选的技术方案中，配方按重量百分比计包括：Si：72～75％，Sr：0.7～0.9％，Ba：1～2.5％，Al：1.1～1.3％，Fe₃O₄：0.5～1.5％，余量为Fe以及不可避免的微量元素。

上述薄壁急冷件孕育剂，优选的技术方案中，进一步包括按重量百分比计0～0.7％的Ca。

上述薄壁急冷件孕育剂的制备方法包括以下步骤：

(1)按重量百分比计70～80％的Si，0.6～1％的Sr，0～3％的Ba，0.9～1.4％的Al，0～0.7％的Ca以及余量为Fe的原料混合均匀后放入电炉中，重熔后浇注成块体，并将块体粉碎成平均粒径为50～100μm的合金粉末；

(2)将得到的上述合金粉末以及平均粒径在50～100μm的重量百分比为0.5～1.5％的Fe₃O₄粉末加入到混合容器中，混合均匀后与合金粉末和Fe₃O₄粉末总重量3～5％的硅酸钠溶液一起加入到碾压装置中压制成团，最后粉碎成平均粒径为200～500μm即可。

上述薄壁急冷件孕育剂在铸造中的应用，按铁水与薄壁急冷件孕育剂的比例为1：0.1～0.2，在冶炼铸铁时，与普通生产一样，只需在补充铁水时，将包装好的薄壁急冷件孕育剂随铁水流加入，铁水出完后将包中铁水进行搅拌后，用保温剂将铁水覆盖，即可浇注。

本发明提供的上述薄壁急冷件孕育剂技术方案具有以下有益效果：

1、Sr改善铸铁石墨形态，提高断面均匀性，延长孕育衰退时间；

2、SiO₂晶体可以作为铁液石墨结晶的外来晶核，促进A型石墨的形成；

3、Si、Al生成氮化物，减少过量溶解氮含量，防止白口倾向；

4、在减少白口的同时并不显著增加共晶团数，因此可以减少缩孔、缩松倾向，改善铸件致密性和耐水压能力。

5、Si、Ba、Al、Sr能降低孕育剂熔点，由于熔点低瞬时扩散快，孕育效果更好；

6、Sr、Ca、Ba同属碱土金属，Ca能生成氧化物、硫化物、氮化物，造渣净化铁液和构成晶核内物质，Ba是碱土金属中活性最大的元素，具有良好的脱氧作用，与氧生成稳定的化合物，在铁液表面形成“气套”，阻止氧与氮的溶入，具有长效抗衰退的能力；

7、低含量的Al和Ca确保了其在加入铁水中时产生的渣最少；