[发明专利]一种薄壁急冷件孕育剂的制备方法及其应用

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薄壁急冷件孕育剂的制备方法。

本发明的另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，0.5～1％的增碳剂以及余量为Fe的原料混合均匀后放入真空电炉中，用氩气置换炉内空气，升温至1300℃至1500℃，熔炼5～10min，熔融的过程中不停搅拌，使原料混合均匀；在容器中浇注，并将容器置于液氮中，使合金原料迅速冷却至室温，形成块体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。

进一步，所述增碳剂为铸造用增碳剂，其组分按质量百分比包括：C：99％、S：0.4%、水分：0.2％，粒度为0.2～1mm。

上述薄壁急冷件孕育剂在铸造中的应用：通过三次孕育处理得到薄壁急冷件，；

将相对于铁水质量分数0.1～0.3％的孕育剂均匀分成三份，并分别包入铝箔中，预热至300～400℃；

第一次孕育处理：在容器内加入第一份孕育剂；

第二次孕育处理：当进入容器的铁水高度达到二分之一时，加入第二份孕育剂；

第三次孕育处理：继续浇注铁水，随铁水加入第三份孕育剂，对其进行第三次孕育处理。

进一步，首次向容器中加入铁水到容器中盛满铁水的时间控制在10min之内。

进一步，铁水经过第三次孕育处理后，搅拌均匀，孕育1～2个小时，温度保持在1400～1600℃。

进一步，孕育结束后，在液氮环境下迅速冷却至500～600℃，取出铸件，空冷至室温。

进一步，所述铁水的温度为1600～1800℃。

薄壁急冷件孕育剂在温度较高时，其发挥的效用最大。