[发明专利]一种高强度薄壁灰铸铁铸件用孕育剂的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种高强度薄壁灰铸铁铸件用孕育剂的生产方法。

背景技术

发动机等高强度薄壁铸件需要具有较高的强度、均匀性和致密性，生产的优质高强度薄壁铸件，控制铸铁凝固时形成的石墨的形态和基体组织是至关重要的。孕育处理是生产工艺中最重要的环节之一，通过在铁液中加入一定量的孕育剂，在铁液中形成大量晶核核心，使晶粒细化，提高铸件的强度、塑性和韧性。其中，孕育剂的性能对铸件的强度和均匀性至关重要。常规工艺生产的孕育剂由于粒度较大，对灰铸铁基体晶粒组织的细化效果有限，提升铸件强度的效果不佳；纳米级孕育剂如纳米碳化硅虽然具有优良的生核能力，晶粒细化效果好，但是不易被铁液吸收，而且在铁液中分散性能差，容易碰撞团聚并长大，从而影响基体组织的均匀性。为了适应高强度薄壁灰铸铁件的孕育处理，需要孕育剂既具有优良的晶粒细化效果，同时保证铸件的基体组织均匀性。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种既具有优良的晶粒细化效果，又能保证铸件的基体组织均匀性的高强度薄壁灰铸铁铸件用孕育剂的生产方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高强度薄壁灰铸铁铸件用孕育剂的生产方法，包括以下步骤：

（1）将按重量百分比计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，余量为Fe以及不可避免的杂质的原料进行混合熔炼，冷却至室温后粉碎研磨，制成平均粒径为200-300μm的合金粉末；

（2）将1-2重量份纳米碳化硅与0.5-1重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100-150重量份水中超声分散5-10min，然后加入10-15重量份步骤（1）得到的合金粉末混合搅拌均匀，喷雾干燥后于100-120℃保温处理2-4h，冷却后得到高强度薄壁灰铸铁铸件用孕育剂。

所述步骤（1）中的熔炼温度为1400-1500℃。

所述步骤（1）中的熔炼时间为5-10min。

所述步骤（2）中的喷雾干燥条件为：进口温度200-250℃，出口温度120-140℃。

一种高强度薄壁灰铸铁铸件的铸造方法，在铁水浇注时随流加入相对于铁水质量0.2-0.4%的所述高强度薄壁灰铸铁铸件用孕育剂进行孕育处理。

本发明的优点是：

本发明先将按重量百分比计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，余量为Fe以及不可避免的杂质的原料进行混合熔炼后制成平均粒径为200-300μm的合金粉末，然后与纳米碳化硅的水分散液混合并喷雾干燥，将纳米碳化硅掺杂到合金粉末中，得到高强度薄壁灰铸铁铸件用孕育剂。本发明通过化学成分的选择使孕育剂能高效促成A型石墨、减少白口、缩松缺陷，改善薄壁铸件中石墨的形态和分布状况，并且具有良好的抗衰退作用；通过喷雾掺杂将纳米碳化硅牢固地结合在合金粉末表面，有利于提高纳米碳化硅在铁液中的分散均匀性，既能促进灰铸铁中共晶团的生核，增加了共晶团数量，细化晶粒，提高基体强度，又不影响基体组织的均匀性。本发明制得的孕育剂既具有优良的晶粒细化效果，提高铸件的强度，又能保证铸件的基体组织均匀性，减少铸件内部缺陷的发生，适合应用于高强度薄壁灰铸铁铸件的孕育处理。

具体实施方式

一种高强度薄壁灰铸铁铸件用孕育剂的生产方法，包括以下步骤：

（1）将按重量百分比计65%的Si，0.5%的Zr，0.5%的Re，0.5%的Al，1.5%的Ba，0.5%的Ca，余量为Fe以及不可避免的杂质的原料进行混合熔炼，冷却至室温后粉碎研磨，制成平均粒径为200μm的合金粉末；

（2）将1重量份纳米碳化硅与0.5重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份水中超声分散5min，然后加入10重量份步骤（1）得到的合金粉末混合搅拌均匀，喷雾干燥后于100℃保温处理2h，冷却后得到高强度薄壁灰铸铁铸件用孕育剂。

所述步骤（1）中的熔炼温度为1400℃。

所述步骤（1）中的熔炼时间为5min。

所述步骤（2）中的喷雾干燥条件为：进口温度200℃，出口温度120℃。

一种高强度薄壁灰铸铁铸件的铸造方法，在铁水浇注时随流加入相对于铁水质量0.2%的所述高强度薄壁灰铸铁铸件用孕育剂进行孕育处理。