專利名稱：一種改善鑄鐵凝固組織的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改善鑄鐵凝固組織的處理方法，屬金屬材料熱加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為改變鑄鐵凝固組織形態(tài)，得到均勻細(xì)化的石墨，同時(shí)防止鑄鐵出現(xiàn)白口，目前國(guó)內(nèi)外在鑄件或鑄坯生產(chǎn)過(guò)程中采取的主要措施有三種一是化學(xué)方法，即在鑄鐵凝固前向鐵液中加入硅鐵、稀土或鎂等化學(xué)物質(zhì)，以達(dá)到孕育處理、球化處理或蠕化處理的目的，使鑄鐵避免出現(xiàn)白口，析出石墨均勻細(xì)小，或者改變石墨形態(tài)，使石墨呈球狀或蠕蟲狀。這些物質(zhì)是通過(guò)改變鑄鐵凝固時(shí)石墨生長(zhǎng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，從而達(dá)到改變其形態(tài)的目的。這種方法的突出問(wèn)題是添加化學(xué)物質(zhì)在添加過(guò)程中會(huì)形成煙氣及強(qiáng)光，對(duì)環(huán)境造成很大污染。此外，添加物質(zhì)還會(huì)對(duì)鐵液本身造成污染，影響了材料的可回用性，從而增加了材料的環(huán)境負(fù)荷。另一種是傳熱學(xué)方法，包括提高冷卻速度和控制澆注溫度。冷卻速度的提高使液體金屬獲得大的過(guò)冷度，形核率增加，使奧氏體枝晶和共晶團(tuán)細(xì)化，但是對(duì)于斷面厚大的鑄坯和鑄件，往往難以提高其內(nèi)部的冷卻速度，特別是快速冷卻還會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、白口等缺陷。控制澆注溫度往往受到生產(chǎn)條件的限制，而且這種方法雖然對(duì)凝固組織的細(xì)化有一定作用，但是在改變凝固組織形態(tài)方面的作用卻十分有限。第三種方法是動(dòng)力學(xué)方法，指采用機(jī)械攪拌和電磁攪拌等手段，促使枝晶折斷、破碎，使晶粒數(shù)量增多，尺寸減小。這種方法也是一種環(huán)保型的處理方法，但是該方法存在明顯的不足。首先，與普通的凝固方法相比，該方法并沒(méi)有使晶核的形核率發(fā)生顯著改變，因此細(xì)化作用并不很明顯。其次，強(qiáng)烈攪拌使金屬液上下翻動(dòng)，這樣還易于卷入空氣和其它的一些氧化夾雜物，對(duì)金屬液就不可避免的造成污染。再有，攪拌受其攪拌強(qiáng)度的限制，對(duì)溫度場(chǎng)和成分的均勻化的效果也不是太理想。特別是連鑄實(shí)踐證明，強(qiáng)烈的攪拌會(huì)使鑄坯造成帶狀偏析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保型改善鑄鐵凝固組織的處理方法，也就是使鑄鐵件在凝固過(guò)程中，改變石墨形態(tài)的處理方法。
本發(fā)明的一種改善鑄鐵凝固組織的處理方法，其特征在于對(duì)于碳當(dāng)量在2.5-5.0％的灰鑄鐵，在鑄鐵凝固前或凝固過(guò)程中，通入脈沖電流，鑄鐵開(kāi)始處理溫度為1200-1500℃，當(dāng)溫度降至1000℃時(shí)，鑄鐵凝固完畢，停止通電處理；其脈沖電流的參數(shù)為脈沖頻率0.1-10000Hz，脈沖電壓U為50-5000V，脈沖電流峰值I為400-100000A；通電可以在坩堝或澆包中進(jìn)行，也可以在澆注后鑄型中進(jìn)行。
本發(fā)明方法最顯著的優(yōu)點(diǎn)和效果是(1)它是一種綠色無(wú)污染的環(huán)保型處理方法。(2)工藝操作簡(jiǎn)單方便，不受鑄件和鑄坯尺寸及形狀的影響，(3)脈沖電流處理成本低廉，節(jié)約能源，(4)經(jīng)本發(fā)明方法處理后的鑄鐵件，其凝固組織明顯細(xì)化和均勻化，從而提高了鑄鐵件的使用性能，具有明顯效果。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一將熔化鐵液進(jìn)行砂型鑄造，澆注成φ50×200mm的圓柱形鐵棒。澆注后在鐵液凝固過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行脈沖電流處理，直至鐵液凝固完畢。
鑄鐵的成分及含量(重量百分比)為C 4.10％，Si 1.92％，Mn 0.22％，P0.058％，S 0.023％，F(xiàn)e余量，鐵液開(kāi)始處理的溫度為1250℃，當(dāng)溫度降至1000℃時(shí)，停止通電處理；其工藝參數(shù)如下脈沖頻率0.8Hz，輸出電壓U為2000V，電流強(qiáng)度I為30000A。
實(shí)施例二試驗(yàn)過(guò)程與實(shí)施例一完全相同，鑄鐵的化學(xué)成分與含量(重量百分比)也相同。但采用了不同的工藝參數(shù)，其工藝參數(shù)為脈沖頻率1000Hz，輸出電壓U為50V，電流強(qiáng)度I為800A。
實(shí)施例三試驗(yàn)過(guò)程與實(shí)施例一完全相同，鑄鐵的成分及含量(重量百分比)為C 3.58％，Si 1.60％，Mn 0.18％，P 0.045％，S 0.020％，F(xiàn)e余量，鐵液開(kāi)始處理的溫度為1250℃，當(dāng)溫度降至1000℃時(shí)，停止通電處理；其工藝參數(shù)如下脈沖頻率0.1Hz，輸出電壓U為5000V，電流強(qiáng)度I為100000A。
實(shí)施例四試驗(yàn)過(guò)程與實(shí)施例一完全相同，鑄鐵的化學(xué)成分與含量(重量百分比)與實(shí)施例三相同。鐵液開(kāi)始處理的溫度為1250℃，當(dāng)溫度降至1000℃時(shí)，停止通電處理；其工藝參數(shù)如下脈沖頻率10000Hz，輸出電壓U為60V，電流強(qiáng)度I為400A。
以上四個(gè)實(shí)施例，即經(jīng)過(guò)脈沖電流處理后的鑄件，經(jīng)晶相顯微鏡觀察其凝固組織，可見(jiàn)到鑄鐵中的石墨由原來(lái)粗大塊狀已變?yōu)榧?xì)小塊狀、片狀甚至點(diǎn)狀，或者尖角變鈍，呈現(xiàn)近似蠕蟲狀或球狀，而且石墨分布更加均勻，另外，鑄件的機(jī)械強(qiáng)度有了明顯的改善。
權(quán)利要求
1.一種改善鑄鐵凝固組織的處理方法，其特征在于對(duì)于碳當(dāng)量在2.5-5.0％的灰鑄鐵，在鑄鐵凝固前或凝固過(guò)程中，通入脈沖電流，鑄鐵開(kāi)始處理溫度為1250℃，當(dāng)溫度降至1000℃時(shí)，鑄鐵凝固完畢，停止通電處理；其脈沖磁場(chǎng)的參數(shù)為脈沖頻率0.1.-10000Hz，脈沖電壓U為50-5000V，脈沖電流峰值I為400-100000A；通電可以在坩堝或澆包中進(jìn)行，也可以在澆注后鑄型中進(jìn)行。
全文摘要
一種改善鑄鐵凝固組織的處理方法，其特征在于對(duì)于碳當(dāng)量在2.5－5.0％的灰鑄鐵，在鑄鐵凝固前或凝固過(guò)程中，通入脈沖電流，鑄鐵開(kāi)始處理溫度為1200－1500℃，當(dāng)溫度降至1000℃時(shí)，鑄鐵凝固完畢，停止通電處理；其脈沖電流的參數(shù)為脈沖頻率0.1－10000Hz，脈沖電壓U為50－5000V，脈沖電流峰值I為400－100000A；通電可以在坩堝或澆包中進(jìn)行，也可以在澆注后鑄型中進(jìn)行。
文檔編號(hào)B22D27/02GK1943916SQ20061011730
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
發(fā)明者翟啟杰, 范金輝, 陳宇, 富知愚, 華勤, 李仁興, 侯旭, 李祖齊 申請(qǐng)人:上海大學(xué)