阅读说明：本技术 一种球墨铸铁飞轮壳用孕育剂及其制备方法 (Inoculant for nodular cast iron flywheel shell and preparation method thereof ) 是由 魏子云 吕书林 郑力心 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种球墨铸铁飞轮壳用孕育剂及其制备方法,该孕育剂的组成及质量百分比为：40～80％的硅,0.2～5％的铌,0.2～5％的钇,余量为铁,铌能与铁液中的碳形成NbC,作为异质核心促进石墨球的析出；Y具有脱氧、净化铁水、提高抗球化衰退的作用,同时还有中和反球化元素Sb、Bi等的反球化作用,从而增加石墨球粒数和球化率。该孕育剂制备方法为：将配好后的各原料在1500℃充分混合后烧结成块,然后置于球磨机中球磨30～60分钟,粉碎成平均粒径为400～600μm的孕育剂,浇注时,将质量分数为0.2～2％的孕育剂加入铁液中进行随流孕育,该孕育剂孕育效果好,析出的石墨球粒径小、分布均匀,获得的球墨铸铁飞轮壳硬度均匀、切削加工性好。(The invention discloses an inoculant for a nodular cast iron flywheel shell and a preparation method thereof, wherein the inoculant comprises the following components in percentage by mass: 40-80% of silicon, 0.2-5% of niobium, 0.2-5% of yttrium and the balance of iron, wherein the niobium can form NbC with carbon in molten iron and can be used as a heterogeneous core to promote the precipitation of graphite nodules; y has the functions of deoxidation, molten iron purification and improvement of resistance to spheroidization recession, and also has the spheroidization reaction of neutralization spheroidization elements Sb and Bi, so that the number of graphite nodules and the spheroidization rate are increased. The preparation method of the inoculant comprises the following steps: the well-prepared raw materials are fully mixed at 1500 ℃ and then sintered into blocks, then the blocks are placed in a ball mill for ball milling for 30-60 minutes, the blocks are crushed into an inoculant with the average grain diameter of 400-600 mu m, the inoculant with the mass fraction of 0.2-2% is added into molten iron for stream inoculation during pouring, the inoculation effect of the inoculant is good, the grain diameter of the precipitated graphite balls is small, the distribution is uniform, and the obtained nodular cast iron flywheel shell has uniform hardness and good machinability.)

一种球墨铸铁飞轮壳用孕育剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种球墨铸铁飞轮壳用孕育剂及其制备方法。

背景技术

球墨铸铁是一种高强度铸铁材料，具有优异的性能，广泛应用于各行各业，新世纪以来，随着技术的发展和工业的进步，球墨铸铁铸件的性能要求也逐渐提高，如何提高球墨铸铁铸件质量再一次引起了科研工作者的兴趣，目前提高球墨铸铁性能的方法主要有孕育处理，热处理和合金化，孕育处理是通过增加熔体中的形核位点，从而细化球墨铸铁组织，减少偏析，提高铸件的力学性能和加工性能，这种方法具有见效快、成本低、实验次数少等优点，也是提升球墨铸铁质量最常用的方法。

由于孕育的具体过程和机理十分复杂，孕育剂在不同成分的球墨铸铁中发挥的作用也不相同，因此对孕育剂的改良研究也深受各大厂家关注，目前很多厂家仍在使用最常见的75SiFe粉作为孕育剂，但这种孕育剂孕育效果不稳定，孕育衰退快，实际孕育效果并不理想。

在铸件性能要求日益提高的今天，在进行高性能球墨铸铁飞轮壳的生产时，由于75SiFe粉孕育效果差，孕育剂的分散性不稳定，导致铸件性能不均匀，部分区域硬度偏高，不利于后续的机械加工，急需一种新型的高效稳定孕育剂，同时满足高性能球墨铸铁飞轮壳的力学性能和加工性能要求。

发明内容

本发明的目的在于克服75SiFe孕育衰退快，效果不稳定、偏析严重、球化效果差且含碳量和硬度偏高的问题，提供一种适用于球墨铸铁飞轮壳生产且孕育效果好、孕育衰退慢、利于提高组织均匀性的新型孕育剂，满足飞轮壳的性能要求，同时适用于其他高品质球墨铸铁件的生产。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种球墨铸铁飞轮壳用孕育剂及其制备方法，所述球墨铸铁用孕育剂的重量为100％，所述球墨铸铁用孕育剂由40～80％的硅，0.2～5％的铌，0.2～5％的钇，余量为铁混合制备而成。

上面所述的用于球墨铸铁孕育剂，原料组成成分按重量百分比优选为：60～80％的硅，0.2～5％的铌，0.2～3％的钇，余量为铁混合制备而成。

上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的制备方法，如下具体步骤：

S1、将各原料烘干后按配比进行称取；

S2、将称取好的原料在1500℃充分混合后烧结；

S3、将烧结后的孕育剂加入到球磨机中球磨混合30～60分钟，粉碎成平均粒径为400～600μm左右的粉料；

S4、经过质量检验合格后密封包装备用。

上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的使用方法，包括如下具体步骤：

S1、将孕育剂进行烘干处理；

S2、待铁液熔化后，出炉温度为1500～1520℃，并进行球化处理；

S3、将质量分数为0.2～2％的孕育剂加入铁液中进行随流孕育；

S4、铁液浇注温度控制在1350～1380℃，进行浇注。

本发明具有以下有益效果：

1、发明以粒状75SiFe合金作为孕育剂的基体部分，75SiFe本身就具有一定的孕育能力，而且是活性元素的良好载体，同时，在熔体中的分散性好，能够将形核质点充分地分散到熔体中，强化其他合金元素的孕育作用。

2、本发明中添加的Si通常存在于铸铁合金中，是铸铁中的石墨稳定元素，Si偏析于奥氏体晶内并富集于球状石墨处，使该处的奥氏体转变温度区间扩大，促进铁素体形成，迫使碳从熔体中析出而形成石墨球，增加熔体中的石墨球数，从而得到球墨铸铁，而且Si固溶强化铁素体，提高基体强度，随着Si含量的增加，球墨铸铁的抗拉强度和屈服强度也升高。

3、本发明中添加的铌能够与铁液中的碳形成NbC，作为异质形核的核心促进石墨球的析出。

4、Y能够增加球墨铸铁中的石墨球粒数和球化率，而且具有脱氧、净化铁水、提高抗球化衰退的作用，同时还有中和反球化元素Sb、Bi等的反球化作用，但Y含量过多时会形成粗大的石墨，所以稀土元素的选择要适量。

附图说明

图1为实施例1使用75SiFe生产的球墨铸铁飞轮壳显微组织图；

图2为实施例1使用新型孕育剂生产的球墨铸铁飞轮壳显微组织图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

本发明中用于球墨铸铁孕育剂包含以下重量百分比的组分：70％的硅，2％铌，0.5％的钇，余下为Fe。

上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的制备方法，包括如下具体步骤：

S1、将各原料烘干后按配比进行称取；

S2、将称取好的原料在1500℃充分混合后烧结；

S3、将烧结后的孕育剂加入到球磨机中球磨混合60分钟，粉碎成平均粒径为500μm左右的粉料；

S4、经过质量检验合格后密封包装备用。

上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的使用方法，包括如下具体步骤：

S1、将孕育剂进行烘干处理；

S2、待铁液熔化后，出炉温度为1500℃，并进行球化处理；

S3、将质量分数为0.5％的孕育剂加入熔体中进行随流孕育；

S4、铁液浇注温度控制在1350℃，进行飞轮壳浇注。

该球墨铸铁孕育剂的使用效果如下表：

	75SiFe	新型孕育剂
			HB	199	178
球化级别	4	2
			碳化物	5％	1.8％
切削性能	一般	好

由附图1和附图2可知，相较于75SiFe孕育剂，使用新型孕育剂生产的球墨铸铁飞轮壳石墨球平均尺寸更小，粒数更多，同时石墨球的圆整度也更好，充分说明了新型孕育剂对球墨铸铁组织的显著优化作用。

实施例2：

本发明中用于球墨铸铁孕育剂包含以下重量百分比的组分：65％的硅，1％的铌，0.2％的钇，余下为Fe。

上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的制备方法，包括如下具体步骤：

S1、将各原料烘干后按配比进行称取；

S2、将称取好的原料在1500℃充分混合后烧结；

S3、将烧结后的孕育剂加入到球磨机中球磨混合30分钟，粉碎成平均粒径为400μm左右的粉料；

S4、经过质量检验合格后密封包装备用。

上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的使用方法，包括如下具体步骤：

S1、将孕育剂进行烘干处理；

S2、待铁液熔化后，出炉温度为1520℃，并进行球化处理；

S3、将质量分数为1.5％的孕育剂加入熔体中进行随流孕育；

S4、铁液浇注温度控制在1380℃，进行飞轮壳浇注。

该球墨铸铁孕育剂的使用效果如下表：

	75SiFe	新型孕育剂
			HB	199	175
球化级别	4	3
			碳化物	5％	2％
切削性能	一般	好

实施例3：

本发明中用于球墨铸铁孕育剂包含以下重量百分比的组分：60％的硅，3％铌，0.5％的钇，余下为Fe。

上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的制备方法，包括如下具体步骤：

S1、将各原料烘干后按配比进行称取；

S2、将称取好的原料在1500℃充分混合后烧结；

S3、将烧结后的孕育剂加入到球磨机中球磨混合60分钟，粉碎成平均粒径为600μm左右的粉料；

S4、经过质量检验合格后密封包装备用。

上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的使用方法，包括如下具体步骤：

S1、将孕育剂进行烘干处理；

S2、待铁液熔化后，出炉温度为1510℃，并进行球化处理；

S3、将质量分数为2％的孕育剂加入熔体中进行随流孕育；

S4、铁液浇注温度控制在1370℃，进行飞轮壳浇注。

该球墨铸铁孕育剂的使用效果如下表：

	75SiFe	新型孕育剂
			HB	199	173
球化级别	4	2
			碳化物	5％	2.6％
切削性能	一般	好

实施例4：

本发明中用于球墨铸铁孕育剂包含以下重量百分比的组分：60％的硅，1.5％的铌，0.2％的钇，余下为Fe。

上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的制备方法，包括如下具体步骤：

S1、将各原料烘干后按配比进行称取；

S2、将称取好的原料在1500℃充分混合后烧结；

S3、将烧结后的孕育剂加入到球磨机中球磨混合30分钟，粉碎成平均粒径为500μm左右的粉料；

S4、经过质量检验合格后密封包装备用。

上面所述的用于球墨铸铁孕育剂的使用方法，包括如下具体步骤：

S1、将孕育剂进行烘干处理；

S2、待铁液熔化后，出炉温度为1520℃，并进行球化处理；

S3、将质量分数为1％的孕育剂加入熔体中进行随流孕育；

S4、铁液浇注温度控制在1350℃，进行飞轮壳浇注。

该球墨铸铁孕育剂的使用效果如下表：

	75SiFe	新型孕育剂
			HB	199	176
球化级别	4	2
			碳化物	5％	1.9％
切削性能	一般	好

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。