铬锰系白口铁强效孕育剂

摘要

本发明提出一种新的铬锰系白口铁强效孕育剂，其主要成分包括Fe、C、Cr三种元素，其相对含量根据孕育的铬锰系合金的成分不同而定。孕育剂的金相组织状态为M

说明书

本发明涉及一种铬锰系白口铁强效孕育剂，属于铸造技术。

白口铁含有碳化物的数量多，耐磨性好，因而逐渐受到各国的重视，但由于其韧性差，限制了其应用范围，因此提高白口铁的韧性，扩大其使用范围是当前国内外专家研究的重点。

白口铁的韧性主要受晶粒尺寸、碳化物数量、大小、形状分布等影响，如能改善其晶粒组织及碳化物的大小及分布形态，将能显著改善白口铁的韧性。

提高白口铁强韧性的有效而经济的方法是孕育变质处理。孕育处理是用加入能造成有利于生核的合金元素，从而细化组织的一种工艺，而变质处理则是指用加入能改变组织中第二相的生长的合金元素，从而改善第二相的形态及分布的一种工艺。以往，对白口铁的变质处理研究得比较多。如山东工业大学杨相寿成功地用Al、K、Na使铬系白口铁中的碳化物孤立化、团球化，冲击韧性明显提高。苏联对铬锰白口铸铁用硼酸钙在铁水包内进行变质处理后，制做的抛丸机叶片，其抗磨性显著提高。日本有人提出高铬白口铁用硼变质处理后可以使碳化物粒状化。西德则提出白口铁用Bi、Ce、Mg变质处理可获得具有板状碳化物的韧性白口铁。但关于白口铁的孕育处理的报道极少。西交大周庆德等人研究认为，稀土硅铁对铬-钼-铜马氏体白口铁有孕育作用，可使共晶碳化物连续网状分布转变为断续状分布，但加入量过多将使含硅量增加，因而导致脆性增加和淬透性下降。从实验数据看，稀土硅铁孕育效果并不明显，加入1%稀土硅铁冲击

韧性仅提高15%左右，加入量增加冲击韧性反而下降。因此稀土硅铁起孕育作用还是变质作用还难以定论。从球铁的生产经验可知，只有孕育和变质联合作用，才能实现其最佳效果，而以往对提高白口铁的强韧性处理大多是单从变质的角度，尚未考虑孕育作用。因此，寻找有效的白口铁孕育剂具有重要意义。

本发明的目的是提出一种新的白口铁强效孕育剂，采用该孕育剂进行孕育变质处理可以细化、弧立碳化物，提高白口铁的硬度、冲击韧性、抗弯强度和耐磨性，扩大其使用范围，在与变质剂联合作用时，更有效地发挥其变质剂的变质效果。

本发明的详细内容：本孕育剂主要是由Fe-C-Cr三种元素组成，含铬10～75%，含碳6～8%，其余为铁，用中频炉熔炼，铬烧损按10%计，碳在石墨坩埚中不计烧损，扒渣后，浇入金属型，使其快速凝固。孕育剂的金相组织：孕育剂基本上由M₇C₃和M₃C组成，增加含铬量M₇C₃相对量增加，当含铬量高于55%时基本上全部由M₇C₃组成，而含铬量低于20%时，则基本上由M₃C组成，M₇C₃而M₃C相对含量的选择，主要依据被孕育合金的种类及组织不同而定，对于高铬铸铁，通常选含铬大于55%，而对于中铬和低铬白口铁，则可适当降低孕育剂中的含铬量。孕育剂的加入方式采用喷射法。由于孕育剂中M₇C₃或M₃C与白口铁中碳化物有共格对应关系，它们可作为有效生核质点，因而细化并孤立了碳化物。

发明的孕育剂具有明显的经济效益。由于孕育白口铁的韧性高，可部分取代耐磨性差而价格贵的钢基耐磨材料，大幅度地降低成本。根据其孕育机理，改变孕育剂的元素的比例及组织，可使其应用扩大到其它系列白口铁及不同合金含量的白口铁。同时，孕育处理还可节省合金元素用量，从而降低成本。

实施例：用含铬65%，含碳7%的孕育剂，喷射处理含铬8%碳3%的中铬白口铁，当加入量为2%时，尺寸10×10×55试样的硬度HRC提高2，冲击韧性a_k提高70%左右，组织中碳化物明显细化、孤立。