專利名稱：工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑及其制備和應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)方案涉及含鉻的鑄鐵合金，具體地說是涉及工程機械用納米晶高鉻鑄 鐵復(fù)合孕育劑及其制備和應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
高鉻鑄鐵作為高抗磨材料被應(yīng)用于破碎、研磨和物料輸送機械以及冶金設(shè)備，尤其 在磨料磨損和沖擊磨損的機件，諸如破碎機滾筒、料倉襯板、高爐料鐘、料斗、運煤槽 襯板、磨煤機輥套、軋輥和渣漿泵過流部件中被廣泛應(yīng)用。
隨著新型工程機械不斷發(fā)展，對高鉻鑄鐵耐磨件的力學(xué)性能提出了越來越苛刻的要 求。很多學(xué)者和技術(shù)人員的實驗研究發(fā)現(xiàn) 一方面，高鉻鑄鐵通過高合金化和熱處理手 段可得到馬氏體或奧氏體或二者混合型的基體以及鉻的特殊碳化物。這種特殊碳化物為
呈六角晶系的M7C3，其硬度高達(dá)HV1200-1600，遠(yuǎn)高于滲碳體型碳化物和常見的礦物磨 粒的硬度。這類碳化物的存在是高鉻鑄鐵獲得高抗磨性的主要原因；然而另一方面，一
般高鉻鑄鐵合金存在的缺陷則在于高鉻鑄鐵中的共晶結(jié)構(gòu)與一般鑄鐵中的萊氏體不同。
一般鑄鐵中的萊氏體呈連續(xù)網(wǎng)狀，而含高鉻的共晶碳化物呈斷開的塊和條狀態(tài)。 一般高 鉻鑄鐵合金的鑄態(tài)組織中，基體組織晶粒較粗大，共晶萊氏體組織中的滲碳體相仍呈較 粗大的片狀， 一次合金滲碳體相多為粗大的多角形塊狀和條狀。粗大的滲碳體硬脆相嚴(yán) 重地割裂了基體，降低了高鉻鑄鐵合金的強度和韌性。
為了提高工程機械用高鉻鑄鐵耐磨件的力學(xué)性能和磨損耐蝕性能，其方法是對高鉻 鑄鐵合金鑄態(tài)組織進行孕育細(xì)化處理，并改滲碳體相的形態(tài)，減小其對基體性能的削弱 作用，這是提升高鉻鑄鐵合金鑄態(tài)組織性能的有效途徑。所以，對工程機械用高鉻鑄鐵 耐磨件的高鉻鑄鐵合金進行晶粒和組織細(xì)化處理是一種提升高鉻鑄鐵耐磨件使用性能的 極其有效的方法。這就相當(dāng)于在基體上鑲嵌入高硬度的較細(xì)小顆粒和滲碳體薄片，使得 進行晶粒和組織細(xì)化處理后的高鉻鑄鐵合金不僅抗磨性好，而且大大削弱了高硬度相的
脆化作用，相對而言有較好的韌性；又因高鉻鑄鐵中的高硬度馬氏體基體，強有力地支 承細(xì)小的碳化物顆粒，避免工作過程中碳化物從磨損表面脫落，保證了材料的高抗磨性。 CN101319290公開了灰鑄鐵孕育劑及制備產(chǎn)品方法和作為冶煉鑄鐵的應(yīng)用，該灰鑄鐵 孕育劑由硅鐵、錳鐵、硅鋇或鉻鐵組成；方法步驟為將硅鐵、錳鐵、硅鋇或鉻鐵分別 進行破碎后，按比例稱重混合；孕育劑作為冶煉灰鑄鐵的應(yīng)用，其鐵水與孕育劑的比例 為1 : 0.03 0. 07，孕育劑塊度最大值為硅鐵10 20rnra，硅鋇20 30腿，錳鐵5 20mm， 鉻鐵1 15醒。CN1115339披露了鉻系白口鑄鐵復(fù)合孕育劑，該孕育劑在選用對鉻系白口鑄鐵凝固起孕育作用的C、 Cr、 Fe三元素的同時，添加Si、 Mg和稀土合金元素，用以改 變第二相形態(tài)分布，并起變質(zhì)細(xì)化作用。然而，上述文獻中所報道的鑄鐵孕育劑的制備 方法均采用破碎混合一類傳統(tǒng)的工藝生產(chǎn)，這些孕育劑在鑄鐵合金鑄造中的應(yīng)用則均采 用普通熔煉工藝熔煉和將鑄錠粉碎成小塊使用，其細(xì)化劑的晶粒尺寸為幾百微米，遠(yuǎn)不 是納米級，所以對鑄鐵合金基體晶粒和組織的細(xì)化效果并不理想，在經(jīng)過細(xì)化的高鉻鑄 鐵合金的鑄態(tài)組織中，共晶萊氏體組織中的滲碳體相仍呈較粗大的片狀，高鉻鑄鐵合金 的綜合力學(xué)性能得不到有效的提高。
CN 200910068334. 1公開了與本發(fā)明為同一主要發(fā)明人發(fā)明的高鉻鑄鐵孕育劑及其制 備和應(yīng)用方法，該納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑由Fe-Ce-Si-Ca中間合金和Fe-B中間合金 組成。雖然，采用該孕育劑對孕育對高鉻鑄鐵合金組織進行晶粒和組織細(xì)化處理后，最 終使高鉻鑄鐵的鑄態(tài)組織力學(xué)性能得到明顯的提高，但本發(fā)明發(fā)明人經(jīng)過進一步研究發(fā) 現(xiàn)，為了進一步提高工程機械用高鉻鑄鐵耐磨件的力學(xué)性能和磨損耐蝕性能，這類納米 晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑還有不斷改進和提高的必要性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑及其制
備和應(yīng)用方法，本發(fā)明孕育劑是將Fe-Ce-Si-Ca中間合金和Fe_Ti-B中間合金熔體進行 離心快淬甩帶處理得到的薄片狀的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合 孕育劑，用它對工程機械用高絡(luò)鑄鐵耐磨件的高鉻鑄鐵合金組織進行晶粒和組織細(xì)化處 理，克服了現(xiàn)有工程機械用高鉻鑄鐵合金鑄造技術(shù)的鑄造缺陷，顯著細(xì)化了高鉻鑄鐵合 金基體晶粒和滲碳體相，并使?jié)B碳體層片和顆粒更加細(xì)小，分布更加均勻，高鉻鑄鐵液 體中原位生成的TiB2顆粒也起到增強基體的作用，從而提高了工程機械用高鉻鑄鐵合金 的綜合力學(xué)性能，其性能和功用都超過了 CN 200910068334. 1公開的高鉻鑄鐵孕育劑。
本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育 劑，它是一種薄片狀的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑，由 Fe-Ce-Si-Ca中間合金和Fe-Ti-B中間合金組成，其中，F(xiàn)e-Ce-Si-Ca中間合金的元素百 分比組成為30.7% Fe + 30% Ce + 37. 5%Si + 1.8%Ca， Fe-Ti-B中間合金的元素組成的 重量比為Fe : Ti : B = 0. 37 0. 47 : 3. 35 0.45 : 0.14 0.22，這兩種中間合金的質(zhì)量百 分比為Fe-Ce-Si-Ca中間合金Fe-Ti-B中間合金=100 : 6. 67 10. 0，該孕育劑的納米 晶晶粒小于100nm，其薄片的平均厚度為0.2 0.5mm，平均寬度為0. 3 0. 7mm，平均長 度為0. 8 1. 5mm。
上述工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑的制備方法，是一種離心快淬甩帶法， 具體步驟是以元素組成質(zhì)量百分比為30.7%Fe + 30%Ce + 37. 5%Si + 1.8%Ca的 Fe-Ce-Si-Ca中間合金和元素組成的重量比為Fe : Ti : B = 0. 37 0. 47 : 3. 35 0.45 : 0.14 0.22的Fe-Ti-B中間合金為原料，按質(zhì)量百分比為Fe-Ce-Si-Ca中間合金 Fe-Ti-B中間合金=100 : 6. 67 10. 0，稱取所需量的上述Fe-Ce-Si-Ca中間合金和
6Fe-Ti-B中間合金，將它們破碎成小塊，放入真空快淬爐的水冷銅坩堝內(nèi)，調(diào)節(jié)電極位 置，使之與該坩堝內(nèi)合金小塊之間的距離為0.75 1.45隱，關(guān)閉爐門、進出料口和放氣 閥，抽真空至真空度高于3.8Xl(TPa后，用氬氣洗爐，隨后充入氬氣至壓力為0.04 0.05Pa，起弧后調(diào)節(jié)弧電流逐歩上升至500 600A，將上述合金熔化，待上述合金全部 熔化成液態(tài)時，傾斜該坩堝使得該合金液通過流道引至高速旋轉(zhuǎn)的水冷鉬輪上，鉬輪表 面溫度為10 15°C，熔融的液態(tài)合金與鉬輪接觸后，迅速凝固，鉬輪邊緣線速度為40m/ 秒，該合金形成薄帶狀沿鉬輪切線方向飛出，經(jīng)擋板阻擋后落入爐體下部的收藏室，快 淬得到平均厚度為0.2 0. 5mm，平均寬度為0. 3 0. 7mm，平均長度為0. 8 1. 5mm的薄 片狀的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑。
上述工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑的制備方法中，所述Fe-Ce-Si-Ca中間 合金通過商購得到，所述Fe-Ti-B中間合金是用如下方法制備的，按元素組成的重量比 為Fe : Ti : B = 0. 37 0. 47 : 3. 35 0.45 : 0.14 0.22，稱取所需的純Fe、純Ti塊禾口 B 粉，將稱取的純Fe、純Ti塊和B粉置于真空電弧爐中煉制成鈕扣狀合金鑄錠，即制得 Fe-Ti-B中間合金。該煉制工藝是公知的。
上述工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑的制備方法中，在將兩種中間合金破碎 成小塊放入真空快淬爐的水冷銅坩堝內(nèi)時，其中的小塊放在水冷銅坩堝的底部，較大塊 放在水冷銅坩堝的上部。
上述工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑的應(yīng)用方法，是將該復(fù)合孕育劑用于對 工程機械用高鉻鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理，處理方法是金屬熔融 鑄造法，具體步驟如下
第一步，配料
配料甲為制備工程機械用高鉻鑄鐵合金熔體的原料，選用以下五種配料中的一種 配料甲(1)為13葉片高鉻鑄鐵合金熔體的原料C = 3. 08%、 Si《0. 52%、 Mn《0. 71%、
P《0. 039%、 S《0.043%、 Cr=13. 95%、 Ni《0. 12%、 V《0. 054%、 B《0. 004%和其余為Fe， 配料甲(2)為攪龍高鉻鑄鐵合金熔體的原料C=2.57%、 Si《0.61%、 Mn《0.69%、
P《0.034%、 S《0. 042%、 Cr=14 21%、 Ni《0. 126%、 V《0. 048%、 B《0. 0026%和其余為
Fe，
配料甲(3)為15葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體的原料C = 2.94%、 Si《0.76%、 Mn 《0.75%、 P《0. 043%、 S《0.041%、 Cr=14 21%、 Ni《0. 135%、 Mo = 0. 18%、 B《0. 004% 和其余為Fe，
配料甲(4)為18葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體的原料C=3.02%、 Si = 0. 72%、 Mn 《0.84%、 P《0. 048%、 S《0.051%、 Cr = 17 21%、 Ni=0. 139%、 Mo = 0. 103%和其余為Fe，
配料甲(5)為LTG中間襯板高鉻鑄鐵合金熔體的原料C = 2.90%、 Si《0.75%、 Mn =0.67%、 P《0. 031%、 S《0.031%、 Cr = 16 21%、 Ni《0. 26%、 V《0. 053%、 B《0. 0066% 和其余為Fe，
配料乙為密封保存的權(quán)利要求1所述的薄片狀的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑，
按質(zhì)量百分比為配料甲配料乙二ioo : o.4 o.9進行稱取配料，操作過程中確保
所有材料干燥；
第二步，工程機械用高鉻鑄鐵合金的熔化和精煉
將第一歩中的配料甲放入中頻感應(yīng)加熱爐坩堝內(nèi)加熱到1480 1550°C，至配料甲全 部熔化后，加入為配料甲重量2 3°/。的氯化鋅進行除氣精煉，除去配料甲合金熔體中的 氣體及雜質(zhì)，制得精煉后的工程機械用高鉻鑄鐵合金熔體；
第三步，對工程機械用高鉻鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理
于保溫在第二步的熔化溫度的條件下，向第二步制得的精煉后的工程機械用高鉻鑄 鐵合金熔體中加入由第一歩稱取的配料乙，機械攪拌均勻后靜置4 6秒，對工程機械用 高鉻鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理，制得孕育細(xì)化后的精煉工程機械 用高鉻鑄鐵合金熔體；
第四步，澆鑄
將第三步制得的孕育細(xì)化后的精煉工程機械用高鉻鑄鐵合金熔體靜置降溫，至澆鑄 溫度控制在1390 143(TC后，再將該孕育細(xì)化后的精煉工程機械用高鉻鑄鐵合金熔體澆 鑄到金屬模具中，澆鑄時該金屬模具上放置過濾網(wǎng)以清除夾帶的雜質(zhì)，待該孕育細(xì)化后 的精煉工程機械用高鉻鑄鐵合金熔體凝固后起模，制得工程機械用高鉻鑄鐵合金鑄件；
上述方法中百分比均為質(zhì)量百分比，所用到的設(shè)備均為通用的冶金鑄造設(shè)備。
上述工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑的應(yīng)用方法中，第四步所說的金屬模具 是工程機械用高鉻鑄鐵合金的澆鑄模具；第四歩所說的制得的工程機械用高鉻鑄鐵合金 鑄件是工程機械用高鉻鑄鐵襯板鑄件、攪龍鑄件或葉片鑄件。
本發(fā)明的有益效果是-
實踐研究證明，可以從兩個方面來影響高鉻鑄鐵合金晶粒大小和組織細(xì)化的程度 I .晶粒細(xì)化和組織細(xì)化處理。對高鉻鑄鐵合金的具體基體晶粒和組織細(xì)化處理的方 法有添加孕育變質(zhì)劑、超聲波振動法、急冷法、低溫鑄造法、熔液加壓鑄造法。其中常 用并有效的方法是向高鉻鑄鐵合金熔體中添加少量的孕育劑(即晶粒變質(zhì)細(xì)化劑或稱為 孕育變質(zhì)劑)，形成大量彌散的、難熔的結(jié)晶核心，并使基體熔體在結(jié)晶時依核生長，從 而獲得晶粒細(xì)化和組織細(xì)化效果。高鉻鑄鐵合金的晶粒細(xì)化和組織細(xì)化處理既可提升高 鉻鑄鐵合金的強度和韌性，又可增加其耐磨性，進而可顯著提高工程機械用高鉻鑄鐵耐 磨件的使用壽命。
II.改變?nèi)蹮捁に嚒Ｈ蹮捁に噭t是在高鉻鑄鐵合金制備過程中通過改變合金結(jié)晶條件 來達(dá)到細(xì)化高鉻鑄鐵合金晶粒大小和組織的目的。
本發(fā)明的工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑正是從上述兩個方面來影響工程機 械用高鉻鑄鐵合金晶粒大小和組織細(xì)化的程度。在該復(fù)合孕育劑的應(yīng)用中， 一方面是該 復(fù)合孕育劑對工程機械用高鉻鑄鐵合金材料組織進行了晶粒細(xì)化和組織細(xì)化處理，對工 程機械用高鉻鑄鐵合金熔體起到變質(zhì)和細(xì)化的共同作用，使工程機械用高鉻鑄鐵合金熔
8體中異質(zhì)形核心顯著增加，基體晶粒顯著細(xì)化，高鉻鑄鐵鑄態(tài)組織中的一次滲碳體相和 萊氏體組織得到了顯著細(xì)化，并使?jié)B碳體層片和顆粒更加細(xì)小，分布更加均勻，增加了 界面能，從而減少了工程機械用高鉻鑄鐵合金的鑄造缺陷，提高了工程機械用高鉻鑄鐵 合金的強度和韌性，又增加了其耐磨性，進而顯著了提高工程機械用高鉻鑄鐵耐磨件的 使用壽命，F(xiàn)e-B-Ti中間合金在高鉻鑄鐵液體中原位生成的TiB2顆粒也起到增強高鉻鑄 鐵合金基體的作用，從而明顯地提高了工程機械用高鉻鑄鐵合金的綜合力學(xué)性能；另一 方面是采用了金屬熔融鑄造法的處理方法。在工程機械用高鉻鑄鐵合金制備過程中，該 方法的熔煉工藝通過改變合金結(jié)晶條件達(dá)到了細(xì)化高鉻鑄鐵合金晶粒大小和組織的目 的。這是本發(fā)明的突出的實質(zhì)性特點。詳細(xì)的理論闡述和事實對比資料見以下實施例中 的表1和圖3 10以及對它們的說明。
本發(fā)明工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑制備中采用的Fe-B-Ti中間合金與同 一發(fā)明人早先發(fā)明的高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑制備(CN 200910068334.1)中采用的Fe-B中 間合金相比，納米晶的Fe-B-Ti中間合金放入高鉻鑄鐵熔體中后，Ti與B能迅速發(fā)生原 位反應(yīng)，生成TiB2晶核，而后生成TiB2納米顆粒，這些原位生成于高鉻鑄鐵熔體中的 TiB2納米顆粒可以成為高鉻鑄鐵熔體凝固時的異質(zhì)形核核心。由于Ti是活性的金屬元 素，B是活性的非金屬元素，二者電負(fù)性差別較大，使得TiB2容易反應(yīng)形核，而最先成 為高鉻鑄鐵熔體凝固時的異質(zhì)形核核心。TiB2納米陶瓷顆粒本身具有高熔點和高模量、 高強度和高硬度等優(yōu)異的力學(xué)性能，當(dāng)TiB2納米陶瓷顆粒在高鉻鑄鐵熔體凝固后易在高 絡(luò)鑄鐵基體晶粒內(nèi)實現(xiàn)晶內(nèi)增強。所以Fe-B-Ti中間合金和Fe-B中間合金相比，其孕育 細(xì)化效果更加明顯，使得高鉻鑄鐵基體晶粒更加細(xì)化，基體上的碳化物分布更加均勻。 早先申請的專利CN 200910068334. 1可使枝晶間距從58微米降至24微米，本發(fā)明在降 低枝晶間距的基礎(chǔ)上，還可使共晶碳化物間距從9微米降至5微米，其詳細(xì)數(shù)據(jù)和共晶 形貌如圖4 8所示。Fe-B-Ti中間合金和Fe-B中間合金相比，孕育細(xì)化后最終使高鉻 鑄鐵的鑄態(tài)組織力學(xué)性能得到更明顯的提高。例如早先申請的專利CN 200910068334. 1 中的高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑使高鉻鑄鐵鑄態(tài)組織的強度由原來的平均530MPa提高到 627.5MPa，提高幅度為97. 5MPa;而本發(fā)明的含Ti的工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕 育劑使下例實施例中的五種高鉻鑄鐵零件鑄態(tài)組織的強度由原來的平均739. 76MPa提高 到854. 02. 5MPa，提高幅度為170.804MPa。由以上數(shù)據(jù)分析可以看出，F(xiàn)e-B-Ti中間合 金和Fe-B中間合金相比，其孕育效果無論在組織細(xì)化程度還是在力學(xué)性能方面都有明顯 提高，這正是本發(fā)明的顯著的進歩。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1為實施例1所制得的Fe-Ti-B中間合金的金相圖。
圖2為商購Fe-Ce-Si-Ca中間合金的金相圖。
圖3為實施例3制得的工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑透射電鏡顯微組織形
9貌圖。
圖4為實施例5中用傳統(tǒng)方法制得的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑和用本發(fā)明方 法制得的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑在同種澆鑄條件下 制得的13葉片高鉻鑄鐵合金葉片鑄件的金相組織對照圖。
圖5為實施例6中用傳統(tǒng)方法制得的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑和用本發(fā)明方 法制得的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑在同種澆鑄條件下 制得的15攪龍高鉻鑄鐵合金攪龍鑄件的金相組織對照圖。
圖6為實施例7中用傳統(tǒng)方法制得的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑和用本發(fā)明方 法制得的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑在同種澆鑄條件下 制得的15葉片含Mo高鉻鑄鐵合金葉片鑄件的金相組織對照圖。
圖7為實施例8中用傳統(tǒng)方法制得的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑和用本發(fā)明方 法制得的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑在同種澆鑄條件下 制得的18葉片含Mo高鉻鑄鐵合金葉片鑄件的金相組織對照圖。
圖8為實施例9中用傳統(tǒng)方法制得的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑和用本發(fā)明方 法制得的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑在同種澆鑄條件下 制得的LTG中間襯板高鉻鑄鐵合金襯板鑄件的金相組織對照圖。
具體實施例方式
實施例1
按元素組成的重量比為Fe : Ti : B=0. 37 0. 47 : 3. 35 0.45 : 0.14 0.22，稱取所
需的純Fe、純Ti塊和B粉，將稱取的純Fe、純Ti塊和B粉置于真空電弧爐中煉制成鈕 扣狀合金鑄錠，即制得Fe-Ti-B中間合金。該煉制工藝是公知的。
圖1為本實施例所制得的Fe-Ti-B中間合金的金相圖，圖1可知，F(xiàn)e-Ti-B中間合 金的晶粒尺寸在50 100um。
下例實施例2 4為采用離心快淬甩帶法制備工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育 劑的實施例，其中所用的Fe-Ce-Si-Ca中間合金是從包鋼三峰稀土有限公司商購的，其 元素組成為30. 7% Fe+30% Ce+ 37. 5% Si+1. 8% Ca。圖2為該商購Fe-Ce-Si-Ca中間合 金的金相圖。由圖2可知該商購Fe-Ce-Si-Ca中間合金的稀土硅鐵中存在大于200pm的 粗大Fe-Si共晶組織；所用Fe-Ti-B中間合金是由實施例1制得的。 實施例2
稱取Fe-Ce-Si-Ca中間合金1000克和Fe-Ti-B中間合金100克，將它們破碎成小塊， 放入真空快淬爐的水冷銅坩堝內(nèi)，調(diào)節(jié)電極位置，使之與坩堝內(nèi)合金顆粒之間的距離為 0.75mm，關(guān)閉爐門、迸出料口和放氣閥，抽真空至真空度高于3. 8X l(T3Pa后，用氬氣洗 爐，隨后充入氬氣至壓力為0.04Pa，起弧后調(diào)節(jié)弧電流逐步上升至500A，將上述合金熔 化，待上述合金全部熔化成液態(tài)時，傾斜坩堝使得該合金液通過流道引至高速旋轉(zhuǎn)的水 冷鉬輪上，鉬輪表面溫度為1(TC，熔融的液態(tài)合金與鉬輪接觸后，迅速凝固，鉬輪邊緣線速度為40m/秒，該合金形成薄帶狀由鉬輪切線方向飛出，經(jīng)擋板阻擋后落入爐體下部 的收藏室，快淬得到平均厚度0. 20mm，平均寬度為0. 3mm，平均長度為1. 5mm的薄片狀 的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑，設(shè)為本發(fā)明孕育劑(1)。 實施例3
稱取Fe-Ce-Si-Ca中間合金1200克和Fe-Ti-B中間合金80克，將它們破碎成小塊， 放入真空快淬爐的水冷銅坩堝內(nèi)，小塊放在底部，較大塊放在上面，調(diào)節(jié)電極位置，使 之與坩堝內(nèi)合金顆粒之間的距離為l.Omm，關(guān)閉爐門、進出料口和放氣閥，抽真空至真 空度高于3. 8X 10—3Pa后，用氬氣洗爐，隨后充入氬氣至壓力為0. 045Pa，起弧后調(diào)節(jié)弧 電流逐步上升至550A，將上述合金熔化，待上述合金全部熔化成液態(tài)時，傾斜坩堝使得 該合金液通過流道引至高速旋轉(zhuǎn)的水冷鉬輪上，鉬輪表面溫度為12.5°C，熔融的液態(tài)合 金與鉬輪接觸后，迅速凝固，鉬輪邊緣線速度為40m/秒，該合金形成薄帶狀由鉬輪切線 方向飛出，經(jīng)擋板阻擋后落入爐體下部的收藏室，快淬得到平均厚度0. 35mm，平均寬度 為0. 50mm，平均長度為1. 15mm的薄片狀的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻 鑄鐵復(fù)合孕育劑，設(shè)為本發(fā)明孕育劑(2)。
圖3為本實施例制得的工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑的透射電鏡顯微組織 形貌圖，它顯示本發(fā)明的工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑的晶粒尺寸達(dá)到了納米 級。因為納米顆粒表面具有高表面能，所以納米孕育劑能顯著降低工程機械用高鉻鑄鐵 合金熔體異質(zhì)形核的臨界形核功，提高工程機械用高鉻鑄鐵合金熔體的形核率，又因工 程機械用高格鑄鐵合金的基體晶粒和滲碳體相得以顯著細(xì)化，因而克服了現(xiàn)有工程機械 用高鉻鑄鐵合金的鑄造缺陷，明顯地提高了工程機械用高鉻鑄鐵合金的綜合力學(xué)性能。 實施例4
稱取Fe-Ce-Si-Ca中間合金1100克和Fe-Ti-B中間合金90克，將它們破碎成小塊， 放入真空快淬爐的水冷銅坩堝內(nèi)，小塊放在底部，較大塊放在上面，調(diào)節(jié)電極位置，使 之與坩堝內(nèi)合金顆粒之間的距離為1.5mm，關(guān)閉爐門、進出料口和放氣閥，抽真空至真 空度高于3.8Xl(TPa后，用氬氣洗爐，隨后充入氬氣至壓力為0.05Pa，起弧后調(diào)節(jié)弧 電流逐步上升至600A，將上述合金熔化，待上述合金全部熔化成液態(tài)時，傾斜坩堝使得 該合金液通過流道引至高速旋轉(zhuǎn)的水冷鉬輪上，鉬輪表面溫度為15°C，熔融的液態(tài)合金 與鉬輪接觸后，迅速凝固，鉬輪邊緣線速度為40ra/秒，該合金形成薄帶狀由鉬輪切線方 向飛出，經(jīng)擋板阻擋后落入爐體下部的收藏室，快淬得到平均厚度0.5mm，平均寬度為 0. 7鵬，平均長度為0. 8mm的薄片狀的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù) 合孕育劑，設(shè)為本發(fā)明孕育劑(3)。
下例實施例5 9為用實施例2 4制得的工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑的 應(yīng)用方法的實施例，是對各種工程機械用高鉻鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織細(xì)化處 理，處理方法是金屬熔融鑄造法。這些實施例中所用到的配料如下
配料甲(1)為13葉片高鉻鑄鐵合金熔體的原料C = 3.08%、 Si《0.52°/。、 Mn《0.71%、 P《0.039%、 S《0.043%、 Cr = 13.95%、 Ni《0.12%、 V《0.054%、 B《0. 004%和其余為Fe，配料甲(2)為攪龍高鉻鑄鐵合金熔體的原料C=2.57%、 Si《0.61%、 Mn《0.69%、 P《0. 034%、 S《0.042%、 Cr = 14 21%、 Ni《0. 126%、 V《0. 048%、 B《0. 0026%和其余為 Fe，
配料甲(3)為15葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體的原料C = 2.94%、 Si《0. 76%、 Mn 《0.75%、 P《0.043%、 S《0. 041%、 Cr = 14 21%、 Ni《0. 135%、 Mo = 0. 18%、 B《0. 004% 和其余為Fe，
配料甲(4)為18葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體的原料C = 3.02%、 Si=0. 72%、 Mn 《0.84%、 P《0. 048%、 S《0. 051%、 Cr二17 210/。、 Ni二O. 139%、 Mo = 0. 103%和其余為Fe，
配料甲(5)為LTG中間襯板高鉻鑄鐵合金熔體的原料C = 2.90%、 Si《0. 75%、 Mn =0.67%、 P《0. 031%、 S《0. 031%、 Cr二16 2W、 Ni《0. 26%、 V《0. 053%、 B《0. 0066% 和其余為Fe，
將由實施例2 4制得的本發(fā)明孕育劑(1)、本發(fā)明孕育劑(2)和本發(fā)明孕育劑(3) 分別進行密封保存，作為配料乙，分別設(shè)為配料乙(1)、配料乙(2)和配料乙(3)。
下例對比實施例5 9的中所用的高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑則是用商購包鋼三峰稀土有 限公司生產(chǎn)的元素組成質(zhì)量百分比為30. 7% Fe+30% Ce+37. 5% Si+1. 8% Ca的Fe-Ce-Si-Ca 中間合金和由實施例1制得的元素組成的重量比為Fe : Ti : B二0.37 0.47 : 3. 35 0.45 : 0.14 0.22的Fe-Ti-B中間合金按公知的傳統(tǒng)方法制得的高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑，以 下簡稱為傳統(tǒng)孕育劑。其中由Fe-Ce-Si-Ca中間合金1000克和Fe-Ti-B中間合金100 克按公知的傳統(tǒng)方法制得的高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑設(shè)為傳統(tǒng)孕育劑(1);由Fe-Ce-Si-Ca 中間合金1200克和Fe-Ti-B中間合金80克按公知的傳統(tǒng)方法制得的高鉻鑄鐵復(fù)合孕育 劑設(shè)為傳統(tǒng)孕育劑(2);由Fe-Ce-Si-Ca中間合金1100克和Fe-Ti-B中間合金90克按 公知的傳統(tǒng)方法制得的高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑設(shè)為傳統(tǒng)孕育劑(3)。 實施例5
第一步，配料
按質(zhì)量百分比為配料甲(i):配料乙a) =ioo : 0.4進行稱取配料，操作過程中
確保所有材料干燥；
第二步，工程機械用高鉻鑄鐵合金的熔化和精煉
將第一歩中的配料甲(l)放入中頻感應(yīng)加熱爐坩堝內(nèi)加熱到M8(TC，至配料甲(I) 全部熔化后，加入為配料甲(1)重量2°/。的氯化鋅進行除氣精煉，除去配料甲合金熔體 中的氣體及雜質(zhì)，制得精煉后的13葉片高鉻鑄鐵合金熔體；
第三步，對工程機械用高鉻鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理
于保溫在第二步的熔化溫度的條件下，向第二步制得的精煉后的13葉片高鉻鑄鐵合 金熔體中加入由第一步稱取的配料乙(1)，機械攪拌均勻后靜置4秒，對13葉片高鉻鑄 鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理，制得孕育細(xì)化后的精煉13葉片高鉻鑄鐵 合金熔體；
第四步，澆鑄
12將第三步制得的孕育細(xì)化后的精煉13葉片高鉻鑄鐵合金熔體靜置降溫，至澆鑄溫度 控制在139(TC后，再將該孕育細(xì)化后的精煉13葉片高鉻鑄鐵合金熔體澆鑄到金屬模具 中，澆鑄時該金屬模具上放置過濾網(wǎng)以清除夾帶的雜質(zhì)，待該孕育細(xì)化后的精煉13葉片 高鉻鑄鐵合金熔體凝固后起模，得到13葉片高鉻鑄鐵合金鑄件，即表1中的B類鑄件中 的B1。
對比實施例5
除了將本發(fā)明孕育劑(1)改用為傳統(tǒng)孕育劑(1)之外，其他工藝均同實施例5， 制得的產(chǎn)品為表1中的A類鑄件中的Al。
圖4為本實施例中用傳統(tǒng)方法制得的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑和用本發(fā)明方 法制得的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑在同種澆鑄條件下 制得的13葉片高鉻鑄鐵合金葉片鑄件的金相組織對照圖。其中圖(a)為用傳統(tǒng)方法制得 的復(fù)合孕育劑制得的13葉片高鉻鑄鐵合金葉片鑄件(鑄件名稱A1)的金相組織圖；(b) 為用本發(fā)明方法制得的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑制得 的13葉片高鉻鑄鐵合金葉片鑄件(鑄件名稱B1)的金相組織圖。兩種13葉片高鉻鑄鐵合
金葉片鑄件組織比較如下
(a)材料名稱Al (13葉片)
工 藝鑄造(傳統(tǒng)孕育劑細(xì)化) 組 織A轉(zhuǎn)變產(chǎn)物+K^+P
枝晶間距29.05 iim 共晶間距8.41 um 放大倍數(shù)200X
侵蝕齊'J: 5%硝酸酒精
(b)材料名稱Bl (13葉片)
工藝鑄造(納米晶孕育劑細(xì)化) 組織A轉(zhuǎn)變產(chǎn)物+K共+P
枝晶間距22.11 um 共晶間距6.53 um 放大倍數(shù)200X
侵蝕齊IJ: 5%硝酸酒精
上述兩種孕育劑變質(zhì)細(xì)化的高鉻鑄鐵鑄態(tài)組織均為A轉(zhuǎn)變產(chǎn)物+Ks+P，其中A代 表奧氏體，K"戈表共晶碳化物，P代表珠光體。(下同) 實施例6
第一步，配料
按質(zhì)量百分比為配料甲(2):配料乙(2) =100 : 0.5進行稱取配料，操作過程中 確保所有材料干燥；
第二步，工程機械用高鉻鑄鐵合金的熔化和精煉
將第一步中的配料甲(2)放入中頻感應(yīng)加熱爐坩堝內(nèi)加熱到1500°C，至配料甲(2) 全部熔化后，加入為配料甲(2)重量2. 5%的氯化鋅進行除氣精煉，除去配料甲合金瑢 體中的氣體及雜質(zhì)，制得精煉后的15攪龍高鉻鑄鐵合金熔體；
第三步，對工程機械用高鉻鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理 '于保溫在第二步的熔化溫度的條件下，向第二歩制得的精煉后的15攪龍高鉻鑄鐵合 金熔體中加入由第一步稱取的配料乙(2)，機械攪拌均勻后靜置5秒，對15攪龍高鉻鑄 鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理，制得孕育細(xì)化后的精煉15攪龍高鉻鑄鐵 合金熔體；第四步，澆鑄
將第三步制得的孕育細(xì)化后的精煉15攪龍高鉻鑄鐵合金熔體靜置降溫，至澆鑄溫度 控制在141(TC后，再將該孕育細(xì)化后的精煉15攪龍高鉻鑄鐵合金熔體澆鑄到金屬模具 中，澆鑄時該金屬模具上放置過濾網(wǎng)以清除夾帶的雜質(zhì)，待該孕育細(xì)化后的精煉15攪龍 高鉻鑄鐵合金熔體凝固后起模，得15攪龍高鉻鑄鐵合金鑄件，即表l中的B類鑄件中的 B2。
對比實施例6
除了將本發(fā)明孕育劑(2)改用為傳統(tǒng)孕育劑(2)之外，其他工藝均同實施例6， 制得的產(chǎn)品為表l中的A類鑄件中的A2。
圖5為本實施例中用傳統(tǒng)方法制得的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑和用本發(fā)明方 法制得的納米晶稀土硅鐵十鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑在同種澆鑄條件下 制得的15攪龍高鉻鑄鐵合金攪龍鑄件的金相組織對照圖。其中圖(a)為用傳統(tǒng)方法制得 的復(fù)合孕育劑制得的15攪龍高鉻鑄鐵合金攪龍鑄件(鑄件名稱A2)的金相組織圖；(b)
為用本發(fā)明方法制得的納米品稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑制得 的15攪龍高鉻鑄鐵合金攪龍鑄件(鑄件名稱B2)的金相組織圖。兩種15攪龍高鉻鑄鐵合 金攪龍鑄件組織比較如下
(a)材料名稱A2 (15攪龍) (b)材料名稱B2 (15攪龍)
工 藝鑄造(老孕育劑細(xì)化) 工 藝鑄后熱處理(新孕育劑細(xì)化)
組 織M少+A+K共+P 組 織M少+A+K共+P
枝晶間距29.49um 枝晶間距22.19um
共晶間距7.98 Pm 共晶間距5.78 um
放大倍數(shù)200X 放大倍數(shù)200X
侵蝕齊U: 5%硝酸酒精 侵蝕齊U: 5%硝酸酒精
上述兩種孕育劑變質(zhì)細(xì)化的高鉻鑄鐵鑄態(tài)組織均為M》+A+K*+P，其中Myf戈表
少量馬氏體。
實施例7
第一歩，配料
按質(zhì)量百分比為配料甲(3):配料乙(3) =100 : 0.6進行稱取配料，操作過程中 確保所有材料干燥；
第二步，工程機械用高鉻鑄鐵合金的熔化和精煉
將第一步中的配料甲(3)放入中頻感應(yīng)加熱爐坩堝內(nèi)加熱到152(TC，至配料甲(3) 全部熔化后，加入為配料甲(3)重量3%的氯化鋅進行除氣精煉，除去配料甲合金熔體 中的氣體及雜質(zhì)，制得精煉后的15葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體；
第三步，對工程機械用高絡(luò)鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理 于保溫在第二步的熔化溫度的條件下，向第二步制得的精煉后的15葉片含Mo高鉻 鑄鐵合金熔體中加入由第一步稱取的配料乙(3)，機械攪拌均勻后靜置6秒，對5葉片 含Mo高鉻鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理，制得孕育細(xì)化后的精煉15 葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體；第四步，澆鑄
將第三步制得的孕育細(xì)化后的精煉15葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體靜置降溫，至澆 鑄溫度控制在142(TC后，再將該孕育細(xì)化后的精煉15葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體澆 鑄到金屬模具中，澆鑄時該金屬模具上放置過濾網(wǎng)以清除夾帶的雜質(zhì)，待該孕育細(xì)化后 的精煉15葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體凝固后起模，得15葉片含Mo高鉻鑄鐵合金鑄 件，即表l中的B類鑄件中的B3。 對比實施例7
除了將本發(fā)明孕育劑(3)改用為傳統(tǒng)孕育劑(3)之外，其他工藝均同實施例7， 制得的產(chǎn)品為表l中的A類鑄件中的A3。
圖6為本實施例中用傳統(tǒng)方法制得的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑和用本發(fā)明方 法制得的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑在同種澆鑄條件下 制得的15葉片含Mo高鉻鑄鐵合金葉片鑄件的金相組織對照圖。其中圖(a)為用傳統(tǒng)方 法制得的復(fù)合孕育劑制得的15葉片含Mo高鉻鑄鐵合金葉片鑄件(鑄件名稱A3)的金 相組織圖；(b)為用本發(fā)明方法制得的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù) 合孕育劑制得的15葉片含Mo高鉻鑄鐵合金葉片鑄件(鑄件名稱B3)的金相組織圖。兩 種15葉片含Mo高鉻鑄鐵合金葉片鑄件組織比較如下
(a)材料名稱A3 (15含Mo葉片) (b)材料名稱B3(15含Mo葉片)
工 藝鑄造(新孕育劑細(xì)化) 組織P+K共
枝晶間距26.25 um 共晶間距6.27 um 放大倍數(shù)200X
侵蝕齊U: 5%硝酸酒精
工藝鑄造(老孕育劑細(xì)化)
組 織P+K共 枝晶間距37.41 um 共晶間距8.11 um 放大倍數(shù)200X
侵蝕劑5%硝酸酒精
上述兩種孕育劑變質(zhì)細(xì)化的高鉻鑄鐵鑄態(tài)組織均為P+K共
實施例8
第一步，配料
按質(zhì)量百分比為配料甲(4):配料乙(1) =100 : 0.8進行稱取配料，操作過程中 確保所有材料干燥；
第二步，工程機械用高鉻鑄鐵合金的熔化和精煉
將第一步中的配料甲(4)放入中頻感應(yīng)加熱爐坩堝內(nèi)加熱到154CTC，至配料甲(4) 全部熔化后，加入為配料甲(4)重量3%的氯化鋅進行除氣精煉，除去配料甲合金熔體 中的氣體及雜質(zhì)，制得精煉后的18葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體；
第三步，對工程機械用高鉻鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理 于保溫在第二步的熔化溫度的條件下，向第二步制得的精煉后的18葉片含Mo高鉻 鑄鐵合金熔體中加入由第一歩稱取的配料乙(1),機械攪拌均勻后靜置6秒，對18葉片 含Mo高鉻鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理，制得孕育細(xì)化后的精煉18 葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體；第四步，澆鑄
將第三步制得的孕育細(xì)化后的精煉18葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體靜置降溫，至澆 鑄溫度控制在1420。C后，再將該孕育細(xì)化后的精煉18葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體澆 鑄到金屬模具中，澆鑄時該金屬模具上放置過濾網(wǎng)以清除夾帶的雜質(zhì)，待該孕育細(xì)化后 的精煉18葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體凝固后起模，得18葉片含Mo高鉻鑄鐵合金鑄 件，即表l中的B類鑄件中的B4。 對比實施例8
除了將本發(fā)明孕育劑(1)改用為傳統(tǒng)孕育劑(1)之外，其他工藝均同實施例8， 制得的產(chǎn)品為表l中的A類鑄件中的A4。
圖7為實施例8中用傳統(tǒng)方法制得的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑和用本發(fā)明方 法制得的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑在同種澆鑄條件下 制得的18葉片含Mo高鉻鑄鐵合金葉片鑄件的金相組織對照圖。其中圖(a)為用傳統(tǒng)方 法制得的復(fù)合孕育劑制得的18葉片含Mo高鉻鑄鐵合金葉片鑄件(鑄件名稱A4)的金 相組織圖；(b)為用本發(fā)明方法制得的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù) 合孕育劑制得的18葉片含Mo高鉻鑄鐵合金葉片鑄件(鑄件名稱B4)的金相組織圖。兩 種18葉片含Mo高鉻鑄鐵合金葉片鑄件組織比較如下
(a)材料名稱A4 (18含Mo葉片) (b)材料名稱B4 (18含Mo葉片)
工藝鑄造(老孕育劑細(xì)化) 工藝鑄造(新孕育劑細(xì)化)
組 織A+K共 組 織A+K共
枝晶間距34.32um 枝晶間距24.59um
共晶間距9.29lim 共晶間距8.41 Pm
放大倍數(shù)200X 放大倍數(shù)200X
侵蝕劑5%硝酸酒精 侵蝕齊U: 5%硝酸酒精
上述兩種孕育劑變質(zhì)細(xì)化的高鉻鑄鐵鑄態(tài)組織均為A+K共
實施例9
第一步，配料
按質(zhì)量百分比為配料甲(5):配料乙(2) =100 : 0.9進行稱取配料，操作過程中 確保所有材料干燥；
第二步，工程機械用高鉻鑄鐵合金的熔化和精煉
將第一步中的配料甲(5)放入中頻感應(yīng)加熱爐柑堝內(nèi)加熱到155(TC，至配料甲(5) 全部熔化后，加入為配料甲(5)重量2 3%的氯化鋅進行除氣精煉，除去配料甲合金熔 體中的氣體及雜質(zhì)，制得精煉后的LTG中間襯板高鉻鑄鐵合金熔體；
第三步，對工程機械用高鉻鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理 于保溫在第二歩的熔化溫度的條件下，向第二歩制得的精煉后的LTG中間襯板高鉻 鑄鐵合金熔體中加入由第一歩稱取的配料乙(2)，機械攪拌均勻后靜置6秒，對LTG中 間襯板高鉻鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理，制得孕育細(xì)化后的精煉 LTG中間襯板高鉻鑄鐵合金熔體；第四步，澆鑄
將第三步制得的孕育細(xì)化后的精煉LTG中間襯板高鉻鑄鐵合金熔體靜置降溫，至澆 鑄溫度控制在143(TC后，再將該孕育細(xì)化后的精煉LTG中間襯板高鉻鑄鐵合金熔體澆 鑄到金屬模具中，澆鑄時該金屬模具上放置過濾網(wǎng)以清除夾帶的雜質(zhì)，待該孕育細(xì)化后 的精煉LTG中間襯板高鉻鑄鐵合金熔體凝固后起模，得LTG中間襯板高鉻鑄鐵合金鑄 件，即表l中的B類鑄件中的B5。 對比實施例9
除了將本發(fā)明孕育劑(2)改用為傳統(tǒng)孕育劑(2)之外，其他工藝均同實施例9， 制得的產(chǎn)品為表l中的A類鑄件中的A5。
圖8為本實施例中用傳統(tǒng)方法制得的工程機械用高絡(luò)鑄鐵復(fù)合孕育劑和用本發(fā)明方 法制得的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑在同種澆鑄條件下 制得的LTG中間襯板高鉻鑄鐵合金襯板鑄件的金相組織對照圖。
其中圖(a)為用傳統(tǒng)方法制得的復(fù)合孕育劑制得的LTG中間襯板高鉻鑄鐵合金襯板 鑄件(鑄件名稱A5)的金相組織圖；(b)為用本發(fā)明方法制得的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦 硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑制得的LTG中間襯板高鉻鑄鐵合金襯板鑄件(鑄件 名稱B5)的金相組織圖。兩種LTG中間襯板高鉻鑄鐵合金襯板鑄件組織比較如下 (a)材料名稱A5 (LTG中間襯板) (b)材料名稱B 5 (LTG中間襯板)
工藝鑄造(老孕育劑細(xì)化) 工藝鑄造(新孕育劑細(xì)化)
組 織A+K共+P,》 組 織A+Kj、+P少
枝晶間距29.62 um 枝晶間距23.02%um
共晶間距9.80 ii m 共晶間距6.52 um
放大倍數(shù)200X 放大倍數(shù)200X
侵蝕齊U: 5%硝酸酒精 侵蝕齊U: 5%硝酸酒精
上述兩種孕育劑變質(zhì)細(xì)化的高鉻鑄鐵鑄態(tài)組織均為a+K +P,"其中Pyft表少量
珠光體。
上述實施例5 9中所用到的設(shè)備均為通用的冶金鑄造設(shè)備，第四步所說的金屬模具
是工程機械用高鉻鑄鐵合金的澆鑄模具。
表1.被兩類復(fù)合孕育劑細(xì)化后的工程機械用高鉻鑄鐵合金鑄態(tài)組織的力學(xué)性能比較
試樣抗彎強度(MPa)沖擊韌性(J)平均硬度(服c)
Al: 7806.5049
A類鑄件A2:7457.1550
46
A3:8056.89
A4:734.86.4643
A5:6348.2647
Bl:8907.5051
B類鑄件B2:9507.5652.5
7.2748
B3:865.3
B4:834.88.5253
B5:7309.4249比較表1數(shù)據(jù)可知，和用Fe-Ce-Si-Ca中間合金與Fe-B-Ti中間合金制成的傳統(tǒng)復(fù) 合孕育劑細(xì)化后的工程機械用高鉻鑄鐵鑄態(tài)拉伸鑄件(即A類鑄件)相比，用本發(fā)明方 法制得的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑細(xì)化后的工程機械 用高鉻鑄鐵鑄態(tài)拉伸鑄件(即B類鑄件)的拉伸強度有明顯提高，工程機械用高鉻鑄鐵 的韌性和彈性模量也略有提高。實驗證明B類鑄件的綜合力學(xué)性能明顯優(yōu)于A類鑄件。
權(quán)利要求
1.工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑，其特征在于它是一種薄片狀的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑，由Fe-Ce-Si-Ca中間合金和Fe-Ti-B中間合金組成，其中，F(xiàn)e-Ce-Si-Ca中間合金的元素百分比組成為30.7％Fe+30％Ce+37.5％Si+1.8％Ca，F(xiàn)e-Ti-B中間合金的元素組成的重量比為Fe∶Ti∶B＝0.37～0.47∶3.35～0.45∶0.14～0.22，這兩種中間合金的質(zhì)量百分比為Fe-Ce-Si-Ca中間合金∶Fe-Ti-B中間合金＝100∶6.67～10.0，該孕育劑的納米晶晶粒小于100nm，其薄片的平均厚度為0.2～0.5mm，平均寬度為0.3～0.7mm，平均長度為0.8～1.5mm。
2. 工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑的制備方法，其特征在于是一種離心 快淬甩帶法，具體步驟是以元素組成質(zhì)量百分比為30.7%Fe + 30%Ce + 37. 5%Si + 1.8%Ca的Fe-Ce-Si-Ca中間合金和元素組成的重量比為Fe : Ti : B = 0. 37 0. 47 : 3. 35 0. 45 : 0. 14 0. 22的Fe-Ti-B中間合金為原料，按質(zhì)量百分比為Fe_Ce-Si-Ca 中間合金Fe-Ti-B中間合金=100 : 6. 67 10. 0，稱取所需量的上述Fe-Ce-Si-Ca中 間合金和Fe-Ti-B中間合金，將它們破碎成小塊，放入真空快淬爐的水冷銅坩堝內(nèi)， 調(diào)節(jié)電極位置，使之與該坩堝內(nèi)合金小塊之間的距離為0.75 1.45ram，關(guān)閉爐門、進 出料口和放氣閥，抽真空至真空度高于3.8X10-3Pa后，用氬氣洗爐，隨后充入氬氣 至壓力為0.04 0.05Pa，起弧后調(diào)節(jié)弧電流逐步上升至500 600A，將上述合金熔化， 待上述合金全部熔化成液態(tài)時，傾斜該坩堝使得該合金液通過流道引至高速旋轉(zhuǎn)的水 冷鉬輪上，鉬輪表面溫度為10 15°C，熔融的液態(tài)合金與鉬輪接觸后，迅速凝固，鉬 輪邊緣線速度為40m/秒，該合金形成薄帶狀沿鉬輪切線方向飛出，經(jīng)擋板阻擋后落入 爐體下部的收藏室，快淬得到平均厚度為0. 2 0. 5mm，平均寬度為0. 3 0. 7mm，平均 長度為0.8 1.5mm的薄片狀的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合 孕育劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑的制備方法，其特 征在于所述Fe-Ce-Si-Ca中間合金通過商購得到，所述Fe-Ti-B中間合金是用如下 方法制備的，按元素組成的重量比為Fe : Ti : B = 0. 37 0. 47 : 3. 35 0. 45 : 0. 14 0.22，稱取所需的純Fe、純Ti塊和B粉，將稱取的純Fe、純Ti塊和B粉置于真空電弧爐中煉制成鈕扣狀合金鑄錠，即制得Fe-Ti-B中間合金。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑的制備方法，其特 征在于在將兩種中間合金破碎成小塊放入真空快淬爐的水冷銅坩堝內(nèi)時，其中的小 塊放在水冷銅坩堝的底部，較大塊放在水冷銅坩堝的上部。
5. 權(quán)利要求1所述工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑的應(yīng)用方法，其特征在 于是將該復(fù)合孕育劑用于對工程機械用高鉻鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育 細(xì)化處理，處理方法是金屬熔融鑄造法，具體歩驟如下第一步，配料配料甲為制備工程機械用高鉻鑄鐵合金熔體的原料，選用以下五種配料中的一種 配料甲(l)為13葉片高鉻鑄鐵合金熔體的原料C二3. 08%、Si《0. 52%、Mn《0. 71%、P《0.039%、 S《0.043%、 Cr=13. 95%、 Ni《0. 12%、 V《0. 054%、 B《0. 004%和其余為Fe，配料甲(2)為攪龍高鉻鑄鐵合金熔體的原料C = 2. 57%、 Si《0. 61%、 Mn《0.69%、 P《0. 034%、 S《0.042%、 Cr = 14 21%、 Ni《0. 126%、 V《0. 048%、 B《0. 0026%和其余 為Fe，配料甲(3)為15葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體的原料C = 2.94%、 Si《0. 76%、 Mn《0. 75%、 P《0. 043%、 S《0. 041%、 Cr=14 21%、 Ni《0. 135%、 Mo = 0. 18%、 B《0. 004% 和其余為Fe，配料甲(4)為18葉片含Mo高鉻鑄鐵合金熔體的原料C=3.02%、 Si = 0.72%、 Mn《0. 84%、 P《0, 048%、 S《0. 051%、 Cr=17 21%、 Ni=0.139%、 Mo = 0. 103%和其余 為Fe，配料甲(5)為LTG中間襯板高鉻鑄鐵合金熔體的原料C = 2.90%、 Si《0.75%、 Mn = 0. 67%、 P《0. 031%、 S《0. 031%、 Cr = 16 21%、 Ni《0. 26%、 V《0. 053%、 B《0. 0066% 和其余為Fe，配料乙為密封保存的權(quán)利要求1所述的薄片狀的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程 機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑，按質(zhì)量百分比為配料甲配料乙=100 : o.4 o.9進行稱取配料，操作過程中確保所有材料干燥；第二步，工程機械用高鉻鑄鐵合金的熔化和精煉將第一步中的配料甲放入中頻感應(yīng)加熱爐坩堝內(nèi)加熱到1480 1550°C，至配料甲 全部熔化后，加入為配料甲重量2 3%的氯化鋅進行除氣精煉，除去配料甲合金熔體 中的氣體及雜質(zhì)，制得精煉后的工程機械用高鉻鑄鐵合金熔體；第三步，對工程機械用高鉻鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理于保溫在第二步的熔化溫度的條件下，向第二步制得的精煉后的工程機械用高鉻 鑄鐵合金熔體中加入由第一步稱取的配料乙，機械攪拌均勻后靜置4 6秒，對工程機 械用高鉻鑄鐵合金材料組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理，制得孕育細(xì)化后的精煉工 程機械用高鉻鑄鐵合金熔體；第四步，澆鑄將第三步制得的孕育細(xì)化后的精煉工程機械用高鉻鑄鐵合金熔體靜置降溫，至澆 鑄溫度控制在1390 143(TC后，再將該孕育細(xì)化后的精煉工程機械用高鉻鑄鐵合金熔 體澆鑄到金屬模具中，澆鑄時該金屬模具上放置過濾網(wǎng)以清除夾帶的雜質(zhì)，待該孕育 細(xì)化后的精煉工程機械用高鉻鑄鐵合金熔體凝固后起模，制得工程機械用高鉻鑄鐵合 金鑄件；上述方法中百分比均為質(zhì)量百分比，所用到的設(shè)備均為通用的冶金鑄造設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的權(quán)利要求1所述工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑 的應(yīng)用方法，其特征在于第四歩所說的金屬模具是工程機械用高鉻鑄鐵合金的澆鑄 模具；第四步所說的制得的工程機械用高鉻鑄鐵合金鑄件是工程機械用高鉻鑄鐵襯板 鑄件、攪龍鑄件或葉片鑄件。
全文摘要
本發(fā)明工程機械用納米晶高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑及其制備和應(yīng)用方法，涉及含鉻的鑄鐵合金，它是一種薄片狀的納米晶稀土硅鐵+鐵鈦硼的工程機械用高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑，由質(zhì)量百分比為100∶6.67～10.0的Fe-Ce-Si-Ca中間合金和Fe-Ti-B中間合金組成，其納米晶晶粒小于100nm，采用離心快淬甩帶法制備，用它對工程機械用高鉻鑄鐵合金組織進行晶粒和組織孕育細(xì)化處理，處理方法是金屬熔融鑄造法，結(jié)果顯著細(xì)化了高鉻鑄鐵合金基體晶粒和滲碳體相，并使?jié)B碳體層片和顆粒更加細(xì)小，分布更加均勻，高鉻鑄鐵液體中原位生成的TiB2顆粒也起到增強基體的作用，從而明顯地提高了工程機械用高鉻鑄鐵合金的綜合力學(xué)性能。
文檔編號C22C35/00GK101619410SQ200910069930
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月29日
發(fā)明者崔春翔, 石衛(wèi)東 申請人:天津萬石科技發(fā)展有限公司