本發(fā)明屬于鑄鐵合金，特別是涉及用于CADI鑄鐵的非晶孕育劑及其制備方法和使用方法。

背景技術(shù)：

含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵(CADI)是由等溫淬火球墨鑄鐵(ADI)發(fā)展而來的新型球墨鑄鐵材料，它是在等溫淬火球墨鑄鐵成分的基礎(chǔ)上，添加一定量的碳化物形成元素，經(jīng)等溫淬火后，使組織中存在10％～20％碳化物。

CADI是通過將少量Cr、Si、Mn等元素優(yōu)化組合，配以合理的冶煉工藝、球化處理和爐前孕育控制技術(shù)，以及調(diào)節(jié)材料凝固時的冷卻速度，合理控制等溫淬火熱處理工藝參數(shù)所獲得得具有石墨球、10％～20％碳化物和奧鐵體金相組織的強韌性球墨鑄鐵。

爐前孕育采用的孕育劑是市售的普通孕育劑。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的在于公開一種用于CADI鑄鐵的非晶孕育劑，另一目的在于公開所述非晶孕育劑的制備方法，再一個目的在于提供所述非晶孕育劑的使用方法。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的采取以下技術(shù)方案：本發(fā)明的用于CADI鑄鐵的非晶孕育劑，包括以下重量百分比的各元素：50-78的Si，0.2-2.5的Ca，0.5-2.5的Al，0-0.4的Cu，0-1.5的Sr，0-2.5的Zr，0-0.09的CeO₂，余量為Fe。

所述非晶孕育劑各元素重量百分比組成是：70-78的Si，0.2-0.8的Ca，0.5-2.5的Al，0-0.4的Cu，0-0.09的CeO₂，余量為Fe。

所述非晶孕育劑各元素重量百分比組成是：64-73的Si，0.5-2.0的Ca，0.5-2.5的Al，0-0.4的Cu，0-0.06的CeO₂，余量為Fe。

所述非晶孕育劑各元素重量百分比組成是：68-75的Si，0.5-1.5的Ca，0.5-2.5的Al，0-0.4的Cu，0-0.09的CeO₂，余量為Fe。

所述非晶孕育劑各元素重量百分比組成是：50-60的Si，0.5-2.5的Ca，0.5-2.5的Al，0-0.4的Cu，0-0.07的CeO₂，余量為Fe。

所述非晶孕育劑各元素重量百分比組成是：68-76的Si，0.5-0.8的Ca，0.5-2.5的Al，0-0.4的Cu，0-0.09的CeO₂，0.6-1.5的Sr，余量為Fe。

所述非晶孕育劑各元素重量百分比組成是：68-76的Si，0.5-1.5的Ca，0.5-2.5的Al，0-0.4的Cu，0-0.09的CeO₂，1.5-2.5的Zr，余量為Fe。

本發(fā)明的非晶孕育劑制備方法：將粒度為2-8mm的非晶孕育劑合金原料放入真空快淬爐的水冷銅坩堝，調(diào)節(jié)電極位置，使之與坩堝內(nèi)的原料合金顆粒之間的距離為0.5～1.5mm，關(guān)閉爐門、進出料口和放氣閥，抽真空至3-4×10^-3Pa后充入氬氣，真空快淬爐爐內(nèi)壓力保持為-0.04～-0.06Pa，起弧后調(diào)節(jié)弧電流逐步上升至650～800A，將坩堝內(nèi)的原料合金熔化，待該合金原料全部熔化成液態(tài)時，傾斜該坩堝使得該合金熔液通過流道引至高速旋轉(zhuǎn)的水冷鉬輪使之極速凝固形成薄帶狀并沿鉬輪切線方向拋出，落入真空爐體下部的收料倉得到非晶孕育劑，鉬輪邊緣線速度為46～55m/秒，鉬輪表面溫度為10～12℃。

所述薄帶狀非晶孕育劑，其平均厚度0.1～0.2mm，平均寬度0.3～0.7mm，平均長度0.7～0.8mm。

本發(fā)明非晶孕育劑的使用方法：在澆注前，將CADI鑄鐵熔液從運轉(zhuǎn)包倒入澆注包時隨鐵流添加非晶孕育劑；或，將非晶孕育劑直接鋪設(shè)在澆注包底面，CADI鑄鐵熔液從運轉(zhuǎn)包倒入澆注包時與其混合，非晶孕育劑的添加量是澆注包CADI鑄鐵熔液的0.02～0.6WT.％。

本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點在于：本非晶孕育劑可以降低界面能，使得液態(tài)時的分子間的結(jié)合能力大大減少，增加原子跳躍、移動的能力，從而使得液態(tài)原子近程有序的長度變短，提高了鐵水的流動性；并且使液態(tài)凝固時的過冷度增加，形核核心顯著增加，改變了凝固方式，減少凝固溫度區(qū)間，具有細化晶粒、細化微觀組織的顯著特點。本非晶孕育劑可以使CADI鑄鐵的碳化物組織變得細小、分布較均勻，單位面積的石墨球數(shù)顯著增多，并且球徑較小、較圓整，從而大幅度提高了CADI鑄鐵鑄件的綜合機械性能，特別是抗拉強度平均可提高25％以上。

本非晶孕育劑中特定的元素的作用如下：

Si：促進石墨化、脫氧、脫氮作用；

Ca：脫氧、脫硫、脫氮、除氣作用；

Al：促進石墨化、脫氧、脫氮作用；

Cu：促進凝固石墨化，穩(wěn)定珠光體作用；

Sr：脫氧、脫硫、除氣作用、防止縮松缺陷、抗衰退作用；

Zr：脫氧、脫硫、除氣作用，抗衰退作用；

CeO₂：脫氧、脫硫、除氣作用。

本發(fā)明的非晶孕育劑針對不同特性的CADI鑄鐵以及對其性能的要求細分為6種型號，各型號的非晶孕育劑分別由上述基本元素和可選擇元素組合組成，均具有使相應(yīng)CADI鑄鐵顯微組織高度均勻化和大幅度提高石墨球數(shù)的突出優(yōu)點。

附圖說明

附圖1是實施例1石墨球數(shù)100X對照圖。

附圖2是實施例1石墨球徑100X對照圖。

附圖3是實施例2石墨球數(shù)100X對照圖。

附圖4是實施例2石墨球徑100X對照圖。

附圖5是實施例3石墨球數(shù)100X對照圖。

附圖6是實施例3石墨球徑100X對照圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及其附圖進一步說明本發(fā)明。

實施例1

1型非晶孕育劑各元素重量百分比的組成是：

70的Si，0.2的Ca，2.5的Al，0.4的Cu，0.09的CeO₂，余量為Fe；或者是：74的Si，0.5的Ca，1.5的Al，0.01的CeO₂，余量為Fe；或者是：78的Si，0.8的Ca，0.5的Al，0.1的Cu余量為Fe。

1型非晶孕育劑的制備方法：

將粒度為2-8mm的1型非晶孕育劑合金原料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)的原料合金顆粒之間的距離為0.5～1.5mm，關(guān)閉爐門、進出料口和放氣閥，抽真空至3-4×10-3Pa后，充入保護氣體氬氣，真空快淬爐爐內(nèi)壓力保持在-0.04～-0.06Pa范圍內(nèi)均可。

起弧后調(diào)節(jié)弧電流逐步上升至650～800A，將坩堝內(nèi)的原料合金熔化，待該合金全部熔化成液態(tài)時，傾斜該坩堝使得該合金熔液通過流道引至高速旋轉(zhuǎn)的水冷鉬輪使之極速凝固形成薄帶狀并沿鉬輪切線方向拋出，落入真空爐體下部的收料倉得到非晶孕育劑。鉬輪邊緣線速度為46～55m/秒，鉬輪表面溫度為10～12℃。薄帶狀的非晶孕育劑其平均厚度0.1～0.2mm，平均寬度0.3～0.7mm，平均長度0.7～0.8mm。

1型非晶孕育劑的使用方法：將溫度為1480～1520℃的CADI鑄鐵熔液從運轉(zhuǎn)包倒入澆注包時，隨鐵流添加1型非晶孕育劑而使兩者混合，1型非晶孕育劑的添加量是澆注包中CADI鑄鐵熔液的0.02～0.6WT.％。經(jīng)孕育處理的CADI鑄鐵熔液按現(xiàn)有工藝進行后續(xù)處理。

圖1A是現(xiàn)有硅鋇孕育劑球數(shù)金相圖，硅鋇孕育劑元素組分質(zhì)量百分比為Si72～73％和Ba1.0～1.7％，其余為鐵，該孕育劑加入量為CADI原鐵液質(zhì)量的0.5～1.2％。圖1A的石墨球數(shù)為175個/mm²。圖1B是實施例1的1型非晶孕育劑(第1種組成)石墨球徑相圖，其石墨球數(shù)為221個/mm²。

圖2A是現(xiàn)有硅鋇孕育劑球狀石墨球徑金相圖，其球狀石墨球徑為120.3μm。圖2B是實施例1的1型非晶孕育劑(第1種組成)石墨球徑相圖，其球狀石墨球徑為42.0μm。

實施例2

2型非晶孕育劑各元素重量百分比的組成是：

64的Si，0.5的Ca，2.5的Al，0.4的Cu，0.06的CeO₂，余量為Fe；或者是：68的Si，1.0的Ca，1.5的Al，0.1的Cu，余量為Fe；或者是：73的Si，2.0的Ca，0.5的Al，0.01的CeO₂，余量為Fe。

2型非晶孕育劑的制備方法和使用方法同實施例1。

圖3A是現(xiàn)有硅鋇孕育劑球數(shù)金相圖，硅鋇孕育劑元素組分質(zhì)量百分比為Si72～73％和Ba1.0～1.7％，其余為鐵，該孕育劑加入量為CADI原鐵液質(zhì)量的0.5～1.2％。圖3A的石墨球數(shù)為172個/mm²。圖3B是實施例2的2型非晶孕育劑(第1種組成)石墨球徑相圖，其石墨球數(shù)為231個/mm²。圖4A是現(xiàn)有硅鋇孕育劑球狀石墨球徑金相圖，其球狀石墨球徑為72.0μm。圖4B是實施例2的2型非晶孕育劑(第1種組成)石墨球徑相圖，其球狀石墨球徑為43.6μm。

實施例3

3型非晶孕育劑各元素重量百分比的組成是：

68的Si，0.5的Ca，2.5的Al，0.4的Cu，0.09的CeO₂，余量為Fe；或者是：72的Si，1.0的Ca，1.5的Al，0.1的Cu，余量為Fe；或者是：75的Si，1.5的Ca，0.5的Al，0.01的CeO₂，余量為Fe。

3型非晶孕育劑的制備方法和使用方法同實施例1。

圖5A是現(xiàn)有硅鋇孕育劑球數(shù)金相圖，硅鋇孕育劑元素組分質(zhì)量百分比為Si72～73％和Ba1.0～1.7％，其余為鐵，該孕育劑加入量為CADI原鐵液質(zhì)量的0.5～1.2％。圖5A的石墨球數(shù)為110個/mm²。圖5B是實施例3的3型非晶孕育劑(第1種組成)石墨球徑相圖，其石墨球數(shù)為228個/mm²。

圖6A是現(xiàn)有硅鋇孕育劑球狀石墨球徑金相圖，其球狀石墨球徑為78.5μm。圖6B是實施例3的3型非晶孕育劑(第1種組成)石墨球徑相圖，其球狀石墨球徑為39.6μm。

實施例4

4型非晶孕育劑各元素重量百分比的組成是：

50的Si，0.5的Ca，2.5的Al，0.4的Cu，0.07的CeO₂，余量為Fe；或者是：55的Si，1.5的Ca，1.5的Al，0.1的Cu，余量為Fe；或者是：60的Si，2.5的Ca，0.5的Al，0.01的CeO₂，余量為Fe。

4型非晶孕育劑的制備方法同實施例1。

4型非晶孕育劑的使用方法：將非晶孕育劑直接鋪設(shè)在澆注包底面，1480～1520℃的CADI鑄鐵熔液從運轉(zhuǎn)包倒入澆注包時與其混合，非晶孕育劑的添加量是澆注包CADI鑄鐵熔液的0.02～0.6WT.％。

實施例5

5型非晶孕育劑各元素重量百分比的組成是：

68的Si，0.8的Ca，2.5的Al，0.4的Cu，0.09的CeO₂，1.5的Sr，余量為Fe；或者是：72的Si，0.6的Ca，1.5的Al，0.1的Cu，1.0的Sr，余量為Fe；或者是：76的Si，0.5的Ca，0.5的Al，0.01的CeO₂，0.6的Sr，余量為Fe。

5型非晶孕育劑的制備方法同實施例1，使用方法同實施例4。

實施例6

6型非晶孕育劑各元素重量百分比的組成是：

68的Si，1.5的Ca，2.5的Al，0.4的Cu，0.09的CeO₂，2.5的Zr，余量為Fe；或者是：72的Si，1.0的Ca，1.5的Al，0.1的Cu，2.0的Zr，余量為Fe；或者是：76的Si，0.5的Ca，0.5的Al，0.01的CeO₂，1.5的Zr，余量為Fe。

6型非晶孕育劑的制備方法同實施例1，使用方法同實施例4。

實施例4、5、6的石墨球數(shù)和球徑金相對照圖與提供的圖1、2相似，不再窮舉。

以下通過列表對比說明以上各實施例試樣與未添加本孕育劑試樣在石墨球數(shù)量、球狀石墨球徑、抗拉強度、常溫沖擊功、硬度、耐磨性變化的狀況。

表1：石墨球數(shù)量變化

表1說明各實施例的本非晶孕育劑各劑型均可明顯增加石墨球數(shù)量。

表2：球狀石墨球徑變化

表2說明各實施例的本非晶孕育劑各劑型均可明顯減小石墨球徑。

表3：抗拉強度變化

表3說明各實施例的本非晶孕育劑各劑型均可明顯增加試樣抗拉強度。

表4：常溫沖擊功變化

表4說明各實施例的本非晶孕育劑各劑型均可明顯增加試樣沖擊功值，從而可以提高鑄件抵抗沖擊載荷的能力。

表5：硬度變化

表5說明各實施例的本非晶孕育劑各劑型均可明顯增加試樣硬度。

表6：耐磨性變化

表6說明各實施例的本非晶孕育劑各劑型均可明顯減小試樣磨損損失量。

以上各表數(shù)據(jù)的測試依據(jù)標準和規(guī)定的方法進行。