[其他]可锻铸铁催化法低温退火及催化用剂

说明书

本发明涉及金属热处理方法，更具体地说，是涉及到可锻铸铁在催化剂气氛作用下的一种低温快速退火方法及其催化用剂的制造方法。

众所周知，可锻铸铁退火温度高、周期长，温度高达960℃甚至980℃，以致引起铸件严重变形或损坏，周期长达五、六十小时，有些工艺长达70～120小时，这样不仅造成生产效率低，退火件成品率低、质量差，同时还带来能耗高、退火箱及退火炉寿命短等缺点，所以人们一直在探索降低退火温度、缩短退火周期、提高产品质量的方法，但一直未取得明显进展。

四十年代，可锻铸铁采用了还原、可控气氛或惰性气氛退火，但这种方法只起到保护铸件不受或少受氧化的作用，对降低退火温度及缩短周期没起多大作用。六十年代范文瑞工程师首次在石家庄柴油机厂利用金属锌气氛进行可锻铸铁催化退火，使周期从80～120小时缩短到24～32小时，并在七十、八十年代广泛应用。锌气氛退火虽有如节煤，可提高退火件机械性能、周期短等优点（见“可锻铸铁通讯”84年11期及“锌气氛退火资料汇编”），但因锌的沸点为907℃，故不能用于低于910℃的低温退火，退火温度偏高（高温采用960～980℃）未得到解决，同时需耗金属锌，不利节省金属锌资源。近年国外报导（见“可锻铸铁通讯”84年11期4页），适当改变白口坯化学成份，使含硅提高到1.8%，在含铋0.01%基础上添加形核原素硼及铝，可在不改变退火周期下使退火温度从920℃降低到820℃，印度P.L.poy等研究表明，经氯化钠处理的铁水浇成的白口坯件，在700℃退火60～90小时，可得到铁素体可锻铸铁，但是，这些研究均未用于实际生产，且既使应用于生产也因其寄托于化学成份的改变及孕育处理，使现行通用成份的可锻铸铁件仍无法采用低温退火。

本发明目的是提供一种新型催化剂的制造方法及应用该催化剂对金属进行热处理的方法，它可摆脱单纯依靠能量（动能、内能）变化促使退火过程石墨化完成的途径，而采取利用催化作用促使渗碳体分解加快，达到缩短退火周期、降低退火温度、提高退火质量的目的。本发明特征是利用活性碳与有机硅化物、或/和无机可溶硅化物，最好再加石墨化元素的化合物进行反应，水解、风干、焖放而制成的催化剂，它能在低温退火石墨化温度下线700℃以下气化，可渗入铸件内，可在700℃后分解产生有强烈催化渗碳体分解作用的羰基、酮基、碳硅键合物及其游离的碳及硅键原子，等活性原子及基团。本发明不同于金属气氛或可控气氛热处理，自行设计了一套利用FD-1催化剂气氛进行热处理的独特工艺，将原可锻铸铁退火分离、低温两段保温进行石墨化的方式，改为一次保温石墨化式;将退火高温使用温度由原来930°～980℃，改为830°～890℃，以及高温保温采用平台式及上升式。本发明催化剂的加入，是在退火件装箱时把它放入退火箱内，而后与退火件一起加盖密封退火，这样退火进入高温后催化剂便气化渗入退火件内部，分解产生活性原子及基团，催化促使渗碳体分解使石墨化迅速完成，催化剂加入量按退火箱容积计算，即每立方米加入500～1000克。本发明退火周期由原高温下（930°～980℃）五、六十小时，缩短到低温（830°～890℃）电炉9～14小时，一般炉20～30小时。现通过实例结合附图对本发明作更详细具体的说明。

图一：为本发明的第一个实施例，表示使用电炉进行催化低温退火的工艺过程图;

图二：为本发明的第二个实施例，表示使用普通退火炉进行催化低温退火的工艺过程图;

图三：为本发明第三实施例，表示使用大型退火炉进行催化低温退火的工艺过程图。

普通退火炉采用8吨活底占式煤粉炉内实施，大型退火炉采用15吨活底占式煤粉炉内实施，电炉采用箱式实验炉内实施，但本发明不限于这些实施例，现对具体工艺加以说明。

为便于了解，先将原理作如下扼要阐述。

有机硅化物三氯硅甲烷是比水重的液体，由于si-cl键易断裂性质活泼，易水解或醇解，其水解产物为硅原子上连有三个羟基的硅醇。