工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂及其制备和应用方法

专利名称：工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂及其制备和应用方法
技术领域：
本发明的技术方案涉及含铬的铸铁合金，具体地说是涉及工程机械用纳米晶高铬铸 铁复合孕育剂及其制备和应用方法。
背景技术：
高铬铸铁作为高抗磨材料被应用于破碎、研磨和物料输送机械以及冶金设备，尤其 在磨料磨损和冲击磨损的机件，诸如破碎机滚筒、料仓衬板、高炉料钟、料斗、运煤槽 衬板、磨煤机辊套、轧辊和渣浆泵过流部件中被广泛应用。
随着新型工程机械不断发展，对高铬铸铁耐磨件的力学性能提出了越来越苛刻的要 求。很多学者和技术人员的实验研究发现 一方面，高铬铸铁通过高合金化和热处理手 段可得到马氏体或奥氏体或二者混合型的基体以及铬的特殊碳化物。这种特殊碳化物为
呈六角晶系的M7C3，其硬度高达HV1200-1600，远高于渗碳体型碳化物和常见的矿物磨 粒的硬度。这类碳化物的存在是高铬铸铁获得高抗磨性的主要原因；然而另一方面，一
般高铬铸铁合金存在的缺陷则在于高铬铸铁中的共晶结构与一般铸铁中的莱氏体不同。
一般铸铁中的莱氏体呈连续网状，而含高铬的共晶碳化物呈断开的块和条状态。 一般高 铬铸铁合金的铸态组织中，基体组织晶粒较粗大，共晶莱氏体组织中的渗碳体相仍呈较 粗大的片状， 一次合金渗碳体相多为粗大的多角形块状和条状。粗大的渗碳体硬脆相严 重地割裂了基体，降低了高铬铸铁合金的强度和韧性。
为了提高工程机械用高铬铸铁耐磨件的力学性能和磨损耐蚀性能，其方法是对高铬 铸铁合金铸态组织进行孕育细化处理，并改渗碳体相的形态，减小其对基体性能的削弱 作用，这是提升高铬铸铁合金铸态组织性能的有效途径。所以，对工程机械用高铬铸铁 耐磨件的高铬铸铁合金进行晶粒和组织细化处理是一种提升高铬铸铁耐磨件使用性能的 极其有效的方法。这就相当于在基体上镶嵌入高硬度的较细小颗粒和渗碳体薄片，使得 进行晶粒和组织细化处理后的高铬铸铁合金不仅抗磨性好，而且大大削弱了高硬度相的
脆化作用，相对而言有较好的韧性；又因高铬铸铁中的高硬度马氏体基体，强有力地支 承细小的碳化物颗粒，避免工作过程中碳化物从磨损表面脱落，保证了材料的高抗磨性。 CN101319290公开了灰铸铁孕育剂及制备产品方法和作为冶炼铸铁的应用，该灰铸铁 孕育剂由硅铁、锰铁、硅钡或铬铁组成；方法步骤为将硅铁、锰铁、硅钡或铬铁分别 进行破碎后，按比例称重混合；孕育剂作为冶炼灰铸铁的应用，其铁水与孕育剂的比例 为1 : 0.03 0. 07，孕育剂块度最大值为硅铁10 20rnra，硅钡20 30腿，锰铁5 20mm， 铬铁1 15醒。CN1115339披露了铬系白口铸铁复合孕育剂，该孕育剂在选用对铬系白口铸铁凝固起孕育作用的C、 Cr、 Fe三元素的同时，添加Si、 Mg和稀土合金元素，用以改 变第二相形态分布，并起变质细化作用。然而，上述文献中所报道的铸铁孕育剂的制备 方法均采用破碎混合一类传统的工艺生产，这些孕育剂在铸铁合金铸造中的应用则均采 用普通熔炼工艺熔炼和将铸锭粉碎成小块使用，其细化剂的晶粒尺寸为几百微米，远不 是纳米级，所以对铸铁合金基体晶粒和组织的细化效果并不理想，在经过细化的高铬铸 铁合金的铸态组织中，共晶莱氏体组织中的渗碳体相仍呈较粗大的片状，高铬铸铁合金 的综合力学性能得不到有效的提高。
CN 200910068334. 1公开了与本发明为同一主要发明人发明的高铬铸铁孕育剂及其制 备和应用方法，该纳米晶高铬铸铁复合孕育剂由Fe-Ce-Si-Ca中间合金和Fe-B中间合金 组成。虽然，采用该孕育剂对孕育对高铬铸铁合金组织进行晶粒和组织细化处理后，最 终使高铬铸铁的铸态组织力学性能得到明显的提高，但本发明发明人经过进一步研究发 现，为了进一步提高工程机械用高铬铸铁耐磨件的力学性能和磨损耐蚀性能，这类纳米 晶高铬铸铁复合孕育剂还有不断改进和提高的必要性。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂及其制
备和应用方法，本发明孕育剂是将Fe-Ce-Si-Ca中间合金和Fe_Ti-B中间合金熔体进行 离心快淬甩带处理得到的薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合 孕育剂，用它对工程机械用高络铸铁耐磨件的高铬铸铁合金组织进行晶粒和组织细化处 理，克服了现有工程机械用高铬铸铁合金铸造技术的铸造缺陷，显著细化了高铬铸铁合 金基体晶粒和渗碳体相，并使渗碳体层片和颗粒更加细小，分布更加均匀，高铬铸铁液 体中原位生成的TiB2颗粒也起到增强基体的作用，从而提高了工程机械用高铬铸铁合金 的综合力学性能，其性能和功用都超过了 CN 200910068334. 1公开的高铬铸铁孕育剂。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育 剂，它是一种薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂，由 Fe-Ce-Si-Ca中间合金和Fe-Ti-B中间合金组成，其中，Fe-Ce-Si-Ca中间合金的元素百 分比组成为30.7% Fe + 30% Ce + 37. 5%Si + 1.8%Ca， Fe-Ti-B中间合金的元素组成的 重量比为Fe : Ti : B = 0. 37 0. 47 : 3. 35 0.45 : 0.14 0.22，这两种中间合金的质量百 分比为Fe-Ce-Si-Ca中间合金Fe-Ti-B中间合金=100 : 6. 67 10. 0，该孕育剂的纳米 晶晶粒小于100nm，其薄片的平均厚度为0.2 0.5mm，平均宽度为0. 3 0. 7mm，平均长 度为0. 8 1. 5mm。
上述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的制备方法，是一种离心快淬甩带法， 具体步骤是以元素组成质量百分比为30.7%Fe + 30%Ce + 37. 5%Si + 1.8%Ca的 Fe-Ce-Si-Ca中间合金和元素组成的重量比为Fe : Ti : B = 0. 37 0. 47 : 3. 35 0.45 : 0.14 0.22的Fe-Ti-B中间合金为原料，按质量百分比为Fe-Ce-Si-Ca中间合金 Fe-Ti-B中间合金=100 : 6. 67 10. 0，称取所需量的上述Fe-Ce-Si-Ca中间合金和
6Fe-Ti-B中间合金，将它们破碎成小块，放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，调节电极位 置，使之与该坩埚内合金小块之间的距离为0.75 1.45隱，关闭炉门、进出料口和放气 阀，抽真空至真空度高于3.8Xl(TPa后，用氩气洗炉，随后充入氩气至压力为0.04 0.05Pa，起弧后调节弧电流逐歩上升至500 600A，将上述合金熔化，待上述合金全部 熔化成液态时，倾斜该坩埚使得该合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表 面温度为10 15°C，熔融的液态合金与钼轮接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为40m/ 秒，该合金形成薄带状沿钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快 淬得到平均厚度为0.2 0. 5mm，平均宽度为0. 3 0. 7mm，平均长度为0. 8 1. 5mm的薄 片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂。
上述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的制备方法中，所述Fe-Ce-Si-Ca中间 合金通过商购得到，所述Fe-Ti-B中间合金是用如下方法制备的，按元素组成的重量比 为Fe : Ti : B = 0. 37 0. 47 : 3. 35 0.45 : 0.14 0.22，称取所需的纯Fe、纯Ti块禾口 B 粉，将称取的纯Fe、纯Ti块和B粉置于真空电弧炉中炼制成钮扣状合金铸锭，即制得 Fe-Ti-B中间合金。该炼制工艺是公知的。
上述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的制备方法中，在将两种中间合金破碎 成小块放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内时，其中的小块放在水冷铜坩埚的底部，较大块 放在水冷铜坩埚的上部。
上述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的应用方法，是将该复合孕育剂用于对 工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，处理方法是金属熔融 铸造法，具体步骤如下
第一步，配料
配料甲为制备工程机械用高铬铸铁合金熔体的原料，选用以下五种配料中的一种 配料甲(1)为13叶片高铬铸铁合金熔体的原料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%和其余为Fe， 配料甲(2)为搅龙高铬铸铁合金熔体的原料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%和其余为
Fe，
配料甲(3)为15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体的原料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% 和其余为Fe，
配料甲(4)为18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体的原料C=3.02%、 Si = 0. 72%、 Mn 《0.84%、 P《0. 048%、 S《0.051%、 Cr = 17 21%、 Ni=0. 139%、 Mo = 0. 103%和其余为Fe，
配料甲(5)为LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体的原料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% 和其余为Fe，
配料乙为密封保存的权利要求1所述的薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂，
按质量百分比为配料甲配料乙二ioo : o.4 o.9进行称取配料，操作过程中确保
所有材料干燥；
第二步，工程机械用高铬铸铁合金的熔化和精炼
将第一歩中的配料甲放入中频感应加热炉坩埚内加热到1480 1550°C，至配料甲全 部熔化后，加入为配料甲重量2 3°/。的氯化锌进行除气精炼，除去配料甲合金熔体中的 气体及杂质，制得精炼后的工程机械用高铬铸铁合金熔体；
第三步，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理
于保温在第二步的熔化温度的条件下，向第二步制得的精炼后的工程机械用高铬铸 铁合金熔体中加入由第一歩称取的配料乙，机械搅拌均匀后静置4 6秒，对工程机械用 高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，制得孕育细化后的精炼工程机械 用高铬铸铁合金熔体；
第四步，浇铸
将第三步制得的孕育细化后的精炼工程机械用高铬铸铁合金熔体静置降温，至浇铸 温度控制在1390 143(TC后，再将该孕育细化后的精炼工程机械用高铬铸铁合金熔体浇 铸到金属模具中，浇铸时该金属模具上放置过滤网以清除夹带的杂质，待该孕育细化后 的精炼工程机械用高铬铸铁合金熔体凝固后起模，制得工程机械用高铬铸铁合金铸件；
上述方法中百分比均为质量百分比，所用到的设备均为通用的冶金铸造设备。
上述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的应用方法中，第四步所说的金属模具 是工程机械用高铬铸铁合金的浇铸模具；第四歩所说的制得的工程机械用高铬铸铁合金 铸件是工程机械用高铬铸铁衬板铸件、搅龙铸件或叶片铸件。
本发明的有益效果是-
实践研究证明，可以从两个方面来影响高铬铸铁合金晶粒大小和组织细化的程度 I .晶粒细化和组织细化处理。对高铬铸铁合金的具体基体晶粒和组织细化处理的方 法有添加孕育变质剂、超声波振动法、急冷法、低温铸造法、熔液加压铸造法。其中常 用并有效的方法是向高铬铸铁合金熔体中添加少量的孕育剂(即晶粒变质细化剂或称为 孕育变质剂)，形成大量弥散的、难熔的结晶核心，并使基体熔体在结晶时依核生长，从 而获得晶粒细化和组织细化效果。高铬铸铁合金的晶粒细化和组织细化处理既可提升高 铬铸铁合金的强度和韧性，又可增加其耐磨性，进而可显著提高工程机械用高铬铸铁耐 磨件的使用寿命。
II.改变熔炼工艺。熔炼工艺则是在高铬铸铁合金制备过程中通过改变合金结晶条件 来达到细化高铬铸铁合金晶粒大小和组织的目的。
本发明的工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂正是从上述两个方面来影响工程机 械用高铬铸铁合金晶粒大小和组织细化的程度。在该复合孕育剂的应用中， 一方面是该 复合孕育剂对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行了晶粒细化和组织细化处理，对工 程机械用高铬铸铁合金熔体起到变质和细化的共同作用，使工程机械用高铬铸铁合金熔
8体中异质形核心显著增加，基体晶粒显著细化，高铬铸铁铸态组织中的一次渗碳体相和 莱氏体组织得到了显著细化，并使渗碳体层片和颗粒更加细小，分布更加均匀，增加了 界面能，从而减少了工程机械用高铬铸铁合金的铸造缺陷，提高了工程机械用高铬铸铁 合金的强度和韧性，又增加了其耐磨性，进而显著了提高工程机械用高铬铸铁耐磨件的 使用寿命，Fe-B-Ti中间合金在高铬铸铁液体中原位生成的TiB2颗粒也起到增强高铬铸 铁合金基体的作用，从而明显地提高了工程机械用高铬铸铁合金的综合力学性能；另一 方面是采用了金属熔融铸造法的处理方法。在工程机械用高铬铸铁合金制备过程中，该 方法的熔炼工艺通过改变合金结晶条件达到了细化高铬铸铁合金晶粒大小和组织的目 的。这是本发明的突出的实质性特点。详细的理论阐述和事实对比资料见以下实施例中 的表1和图3 10以及对它们的说明。
本发明工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂制备中采用的Fe-B-Ti中间合金与同 一发明人早先发明的高铬铸铁复合孕育剂制备(CN 200910068334.1)中采用的Fe-B中 间合金相比，纳米晶的Fe-B-Ti中间合金放入高铬铸铁熔体中后，Ti与B能迅速发生原 位反应，生成TiB2晶核，而后生成TiB2纳米颗粒，这些原位生成于高铬铸铁熔体中的 TiB2纳米颗粒可以成为高铬铸铁熔体凝固时的异质形核核心。由于Ti是活性的金属元 素，B是活性的非金属元素，二者电负性差别较大，使得TiB2容易反应形核，而最先成 为高铬铸铁熔体凝固时的异质形核核心。TiB2纳米陶瓷颗粒本身具有高熔点和高模量、 高强度和高硬度等优异的力学性能，当TiB2纳米陶瓷颗粒在高铬铸铁熔体凝固后易在高 络铸铁基体晶粒内实现晶内增强。所以Fe-B-Ti中间合金和Fe-B中间合金相比，其孕育 细化效果更加明显，使得高铬铸铁基体晶粒更加细化，基体上的碳化物分布更加均匀。 早先申请的专利CN 200910068334. 1可使枝晶间距从58微米降至24微米，本发明在降 低枝晶间距的基础上，还可使共晶碳化物间距从9微米降至5微米，其详细数据和共晶 形貌如图4 8所示。Fe-B-Ti中间合金和Fe-B中间合金相比，孕育细化后最终使高铬 铸铁的铸态组织力学性能得到更明显的提高。例如早先申请的专利CN 200910068334. 1 中的高铬铸铁复合孕育剂使高铬铸铁铸态组织的强度由原来的平均530MPa提高到 627.5MPa，提高幅度为97. 5MPa;而本发明的含Ti的工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕 育剂使下例实施例中的五种高铬铸铁零件铸态组织的强度由原来的平均739. 76MPa提高 到854. 02. 5MPa，提高幅度为170.804MPa。由以上数据分析可以看出，Fe-B-Ti中间合 金和Fe-B中间合金相比，其孕育效果无论在组织细化程度还是在力学性能方面都有明显 提高，这正是本发明的显著的进歩。


下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为实施例1所制得的Fe-Ti-B中间合金的金相图。
图2为商购Fe-Ce-Si-Ca中间合金的金相图。
图3为实施例3制得的工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂透射电镜显微组织形
9貌图。
图4为实施例5中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方 法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下 制得的13叶片高铬铸铁合金叶片铸件的金相组织对照图。
图5为实施例6中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方 法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下 制得的15搅龙高铬铸铁合金搅龙铸件的金相组织对照图。
图6为实施例7中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方 法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下 制得的15叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件的金相组织对照图。
图7为实施例8中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方 法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下 制得的18叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件的金相组织对照图。
图8为实施例9中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方 法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下 制得的LTG中间衬板高铬铸铁合金衬板铸件的金相组织对照图。
具体实施例方式
实施例1
按元素组成的重量比为Fe : Ti : B=0. 37 0. 47 : 3. 35 0.45 : 0.14 0.22，称取所
需的纯Fe、纯Ti块和B粉，将称取的纯Fe、纯Ti块和B粉置于真空电弧炉中炼制成钮 扣状合金铸锭，即制得Fe-Ti-B中间合金。该炼制工艺是公知的。
图1为本实施例所制得的Fe-Ti-B中间合金的金相图，图1可知，Fe-Ti-B中间合 金的晶粒尺寸在50 100um。
下例实施例2 4为采用离心快淬甩带法制备工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育 剂的实施例，其中所用的Fe-Ce-Si-Ca中间合金是从包钢三峰稀土有限公司商购的，其 元素组成为30. 7% Fe+30% Ce+ 37. 5% Si+1. 8% Ca。图2为该商购Fe-Ce-Si-Ca中间合 金的金相图。由图2可知该商购Fe-Ce-Si-Ca中间合金的稀土硅铁中存在大于200pm的 粗大Fe-Si共晶组织；所用Fe-Ti-B中间合金是由实施例1制得的。 实施例2
称取Fe-Ce-Si-Ca中间合金1000克和Fe-Ti-B中间合金100克，将它们破碎成小块， 放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，调节电极位置，使之与坩埚内合金颗粒之间的距离为 0.75mm，关闭炉门、迸出料口和放气阀，抽真空至真空度高于3. 8X l(T3Pa后，用氩气洗 炉，随后充入氩气至压力为0.04Pa，起弧后调节弧电流逐步上升至500A，将上述合金熔 化，待上述合金全部熔化成液态时，倾斜坩埚使得该合金液通过流道引至高速旋转的水 冷钼轮上，钼轮表面温度为1(TC，熔融的液态合金与钼轮接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为40m/秒，该合金形成薄带状由钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部 的收藏室，快淬得到平均厚度0. 20mm，平均宽度为0. 3mm，平均长度为1. 5mm的薄片状 的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂，设为本发明孕育剂(1)。 实施例3
称取Fe-Ce-Si-Ca中间合金1200克和Fe-Ti-B中间合金80克，将它们破碎成小块， 放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，小块放在底部，较大块放在上面，调节电极位置，使 之与坩埚内合金颗粒之间的距离为l.Omm，关闭炉门、进出料口和放气阀，抽真空至真 空度高于3. 8X 10—3Pa后，用氩气洗炉，随后充入氩气至压力为0. 045Pa，起弧后调节弧 电流逐步上升至550A，将上述合金熔化，待上述合金全部熔化成液态时，倾斜坩埚使得 该合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表面温度为12.5°C，熔融的液态合 金与钼轮接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为40m/秒，该合金形成薄带状由钼轮切线 方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快淬得到平均厚度0. 35mm，平均宽度 为0. 50mm，平均长度为1. 15mm的薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬 铸铁复合孕育剂，设为本发明孕育剂(2)。
图3为本实施例制得的工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的透射电镜显微组织 形貌图，它显示本发明的工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的晶粒尺寸达到了纳米 级。因为纳米颗粒表面具有高表面能，所以纳米孕育剂能显著降低工程机械用高铬铸铁 合金熔体异质形核的临界形核功，提高工程机械用高铬铸铁合金熔体的形核率，又因工 程机械用高格铸铁合金的基体晶粒和渗碳体相得以显著细化，因而克服了现有工程机械 用高铬铸铁合金的铸造缺陷，明显地提高了工程机械用高铬铸铁合金的综合力学性能。 实施例4
称取Fe-Ce-Si-Ca中间合金1100克和Fe-Ti-B中间合金90克，将它们破碎成小块， 放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，小块放在底部，较大块放在上面，调节电极位置，使 之与坩埚内合金颗粒之间的距离为1.5mm，关闭炉门、进出料口和放气阀，抽真空至真 空度高于3.8Xl(TPa后，用氩气洗炉，随后充入氩气至压力为0.05Pa，起弧后调节弧 电流逐步上升至600A，将上述合金熔化，待上述合金全部熔化成液态时，倾斜坩埚使得 该合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表面温度为15°C，熔融的液态合金 与钼轮接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为40ra/秒，该合金形成薄带状由钼轮切线方 向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快淬得到平均厚度0.5mm，平均宽度为 0. 7鹏，平均长度为0. 8mm的薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复 合孕育剂，设为本发明孕育剂(3)。
下例实施例5 9为用实施例2 4制得的工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的 应用方法的实施例，是对各种工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织细化处 理，处理方法是金属熔融铸造法。这些实施例中所用到的配料如下
配料甲(1)为13叶片高铬铸铁合金熔体的原料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%和其余为Fe，配料甲(2)为搅龙高铬铸铁合金熔体的原料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%和其余为 Fe，
配料甲(3)为15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体的原料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% 和其余为Fe，
配料甲(4)为18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体的原料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%和其余为Fe，
配料甲(5)为LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体的原料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% 和其余为Fe，
将由实施例2 4制得的本发明孕育剂(1)、本发明孕育剂(2)和本发明孕育剂(3) 分别进行密封保存，作为配料乙，分别设为配料乙(1)、配料乙(2)和配料乙(3)。
下例对比实施例5 9的中所用的高铬铸铁复合孕育剂则是用商购包钢三峰稀土有 限公司生产的元素组成质量百分比为30. 7% Fe+30% Ce+37. 5% Si+1. 8% Ca的Fe-Ce-Si-Ca 中间合金和由实施例1制得的元素组成的重量比为Fe : Ti : B二0.37 0.47 : 3. 35 0.45 : 0.14 0.22的Fe-Ti-B中间合金按公知的传统方法制得的高铬铸铁复合孕育剂，以 下简称为传统孕育剂。其中由Fe-Ce-Si-Ca中间合金1000克和Fe-Ti-B中间合金100 克按公知的传统方法制得的高铬铸铁复合孕育剂设为传统孕育剂(1);由Fe-Ce-Si-Ca 中间合金1200克和Fe-Ti-B中间合金80克按公知的传统方法制得的高铬铸铁复合孕育 剂设为传统孕育剂(2);由Fe-Ce-Si-Ca中间合金1100克和Fe-Ti-B中间合金90克按 公知的传统方法制得的高铬铸铁复合孕育剂设为传统孕育剂(3)。 实施例5
第一步，配料
按质量百分比为配料甲(i):配料乙a) =ioo : 0.4进行称取配料，操作过程中
确保所有材料干燥；
第二步，工程机械用高铬铸铁合金的熔化和精炼
将第一歩中的配料甲(l)放入中频感应加热炉坩埚内加热到M8(TC，至配料甲(I) 全部熔化后，加入为配料甲(1)重量2°/。的氯化锌进行除气精炼，除去配料甲合金熔体 中的气体及杂质，制得精炼后的13叶片高铬铸铁合金熔体；
第三步，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理
于保温在第二步的熔化温度的条件下，向第二步制得的精炼后的13叶片高铬铸铁合 金熔体中加入由第一步称取的配料乙(1)，机械搅拌均匀后静置4秒，对13叶片高铬铸 铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，制得孕育细化后的精炼13叶片高铬铸铁 合金熔体；
第四步，浇铸
12将第三步制得的孕育细化后的精炼13叶片高铬铸铁合金熔体静置降温，至浇铸温度 控制在139(TC后，再将该孕育细化后的精炼13叶片高铬铸铁合金熔体浇铸到金属模具 中，浇铸时该金属模具上放置过滤网以清除夹带的杂质，待该孕育细化后的精炼13叶片 高铬铸铁合金熔体凝固后起模，得到13叶片高铬铸铁合金铸件，即表1中的B类铸件中 的B1。
对比实施例5
除了将本发明孕育剂(1)改用为传统孕育剂(1)之外，其他工艺均同实施例5， 制得的产品为表1中的A类铸件中的Al。
图4为本实施例中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方 法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下 制得的13叶片高铬铸铁合金叶片铸件的金相组织对照图。其中图(a)为用传统方法制得 的复合孕育剂制得的13叶片高铬铸铁合金叶片铸件(铸件名称A1)的金相组织图；(b) 为用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂制得 的13叶片高铬铸铁合金叶片铸件(铸件名称B1)的金相组织图。两种13叶片高铬铸铁合
金叶片铸件组织比较如下
(a)材料名称Al (13叶片)
工 艺铸造(传统孕育剂细化) 组 织A转变产物+K^+P
枝晶间距29.05 iim 共晶间距8.41 um 放大倍数200X
侵蚀齐'J: 5%硝酸酒精
(b)材料名称Bl (13叶片)
工艺铸造(纳米晶孕育剂细化) 组织A转变产物+K共+P
枝晶间距22.11 um 共晶间距6.53 um 放大倍数200X
侵蚀齐IJ: 5%硝酸酒精
上述两种孕育剂变质细化的高铬铸铁铸态组织均为A转变产物+Ks+P，其中A代 表奥氏体，K"戈表共晶碳化物，P代表珠光体。(下同) 实施例6
第一步，配料
按质量百分比为配料甲(2):配料乙(2) =100 : 0.5进行称取配料，操作过程中 确保所有材料干燥；
第二步，工程机械用高铬铸铁合金的熔化和精炼
将第一步中的配料甲(2)放入中频感应加热炉坩埚内加热到1500°C，至配料甲(2) 全部熔化后，加入为配料甲(2)重量2. 5%的氯化锌进行除气精炼，除去配料甲合金瑢 体中的气体及杂质，制得精炼后的15搅龙高铬铸铁合金熔体；
第三步，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理 '于保温在第二步的熔化温度的条件下，向第二歩制得的精炼后的15搅龙高铬铸铁合 金熔体中加入由第一步称取的配料乙(2)，机械搅拌均匀后静置5秒，对15搅龙高铬铸 铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，制得孕育细化后的精炼15搅龙高铬铸铁 合金熔体；第四步，浇铸
将第三步制得的孕育细化后的精炼15搅龙高铬铸铁合金熔体静置降温，至浇铸温度 控制在141(TC后，再将该孕育细化后的精炼15搅龙高铬铸铁合金熔体浇铸到金属模具 中，浇铸时该金属模具上放置过滤网以清除夹带的杂质，待该孕育细化后的精炼15搅龙 高铬铸铁合金熔体凝固后起模，得15搅龙高铬铸铁合金铸件，即表l中的B类铸件中的 B2。
对比实施例6
除了将本发明孕育剂(2)改用为传统孕育剂(2)之外，其他工艺均同实施例6， 制得的产品为表l中的A类铸件中的A2。
图5为本实施例中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方 法制得的纳米晶稀土硅铁十铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下 制得的15搅龙高铬铸铁合金搅龙铸件的金相组织对照图。其中图(a)为用传统方法制得 的复合孕育剂制得的15搅龙高铬铸铁合金搅龙铸件(铸件名称A2)的金相组织图；(b)
为用本发明方法制得的纳米品稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂制得 的15搅龙高铬铸铁合金搅龙铸件(铸件名称B2)的金相组织图。两种15搅龙高铬铸铁合 金搅龙铸件组织比较如下
(a)材料名称A2 (15搅龙) (b)材料名称B2 (15搅龙)
工 艺铸造(老孕育剂细化) 工 艺铸后热处理(新孕育剂细化)
组 织M少+A+K共+P 组 织M少+A+K共+P
枝晶间距29.49um 枝晶间距22.19um
共晶间距7.98 Pm 共晶间距5.78 um
放大倍数200X 放大倍数200X
侵蚀齐U: 5%硝酸酒精 侵蚀齐U: 5%硝酸酒精
上述两种孕育剂变质细化的高铬铸铁铸态组织均为M》+A+K*+P，其中Myf戈表
少量马氏体。
实施例7
第一歩，配料
按质量百分比为配料甲(3):配料乙(3) =100 : 0.6进行称取配料，操作过程中 确保所有材料干燥；
第二步，工程机械用高铬铸铁合金的熔化和精炼
将第一步中的配料甲(3)放入中频感应加热炉坩埚内加热到152(TC，至配料甲(3) 全部熔化后，加入为配料甲(3)重量3%的氯化锌进行除气精炼，除去配料甲合金熔体 中的气体及杂质，制得精炼后的15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体；
第三步，对工程机械用高络铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理 于保温在第二步的熔化温度的条件下，向第二步制得的精炼后的15叶片含Mo高铬 铸铁合金熔体中加入由第一步称取的配料乙(3)，机械搅拌均匀后静置6秒，对5叶片 含Mo高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，制得孕育细化后的精炼15 叶片含Mo高铬铸铁合金熔体；第四步，浇铸
将第三步制得的孕育细化后的精炼15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体静置降温，至浇 铸温度控制在142(TC后，再将该孕育细化后的精炼15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体浇 铸到金属模具中，浇铸时该金属模具上放置过滤网以清除夹带的杂质，待该孕育细化后 的精炼15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体凝固后起模，得15叶片含Mo高铬铸铁合金铸 件，即表l中的B类铸件中的B3。 对比实施例7
除了将本发明孕育剂(3)改用为传统孕育剂(3)之外，其他工艺均同实施例7， 制得的产品为表l中的A类铸件中的A3。
图6为本实施例中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方 法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下 制得的15叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件的金相组织对照图。其中图(a)为用传统方 法制得的复合孕育剂制得的15叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件(铸件名称A3)的金 相组织图；(b)为用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复 合孕育剂制得的15叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件(铸件名称B3)的金相组织图。两 种15叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件组织比较如下
(a)材料名称A3 (15含Mo叶片) (b)材料名称B3(15含Mo叶片)
工 艺铸造(新孕育剂细化) 组织P+K共
枝晶间距26.25 um 共晶间距6.27 um 放大倍数200X
侵蚀齐U: 5%硝酸酒精
工艺铸造(老孕育剂细化)
组 织P+K共 枝晶间距37.41 um 共晶间距8.11 um 放大倍数200X
侵蚀剂5%硝酸酒精
上述两种孕育剂变质细化的高铬铸铁铸态组织均为P+K共
实施例8
第一步，配料
按质量百分比为配料甲(4):配料乙(1) =100 : 0.8进行称取配料，操作过程中 确保所有材料干燥；
第二步，工程机械用高铬铸铁合金的熔化和精炼
将第一步中的配料甲(4)放入中频感应加热炉坩埚内加热到154CTC，至配料甲(4) 全部熔化后，加入为配料甲(4)重量3%的氯化锌进行除气精炼，除去配料甲合金熔体 中的气体及杂质，制得精炼后的18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体；
第三步，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理 于保温在第二步的熔化温度的条件下，向第二步制得的精炼后的18叶片含Mo高铬 铸铁合金熔体中加入由第一歩称取的配料乙(1),机械搅拌均匀后静置6秒，对18叶片 含Mo高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，制得孕育细化后的精炼18 叶片含Mo高铬铸铁合金熔体；第四步，浇铸
将第三步制得的孕育细化后的精炼18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体静置降温，至浇 铸温度控制在1420。C后，再将该孕育细化后的精炼18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体浇 铸到金属模具中，浇铸时该金属模具上放置过滤网以清除夹带的杂质，待该孕育细化后 的精炼18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体凝固后起模，得18叶片含Mo高铬铸铁合金铸 件，即表l中的B类铸件中的B4。 对比实施例8
除了将本发明孕育剂(1)改用为传统孕育剂(1)之外，其他工艺均同实施例8， 制得的产品为表l中的A类铸件中的A4。
图7为实施例8中用传统方法制得的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂和用本发明方 法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下 制得的18叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件的金相组织对照图。其中图(a)为用传统方 法制得的复合孕育剂制得的18叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件(铸件名称A4)的金 相组织图；(b)为用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复 合孕育剂制得的18叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件(铸件名称B4)的金相组织图。两 种18叶片含Mo高铬铸铁合金叶片铸件组织比较如下
(a)材料名称A4 (18含Mo叶片) (b)材料名称B4 (18含Mo叶片)
工艺铸造(老孕育剂细化) 工艺铸造(新孕育剂细化)
组 织A+K共 组 织A+K共
枝晶间距34.32um 枝晶间距24.59um
共晶间距9.29lim 共晶间距8.41 Pm
放大倍数200X 放大倍数200X
侵蚀剂5%硝酸酒精 侵蚀齐U: 5%硝酸酒精
上述两种孕育剂变质细化的高铬铸铁铸态组织均为A+K共
实施例9
第一步，配料
按质量百分比为配料甲(5):配料乙(2) =100 : 0.9进行称取配料，操作过程中 确保所有材料干燥；
第二步，工程机械用高铬铸铁合金的熔化和精炼
将第一步中的配料甲(5)放入中频感应加热炉柑埚内加热到155(TC，至配料甲(5) 全部熔化后，加入为配料甲(5)重量2 3%的氯化锌进行除气精炼，除去配料甲合金熔 体中的气体及杂质，制得精炼后的LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体；
第三步，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理 于保温在第二歩的熔化温度的条件下，向第二歩制得的精炼后的LTG中间衬板高铬 铸铁合金熔体中加入由第一歩称取的配料乙(2)，机械搅拌均匀后静置6秒，对LTG中 间衬板高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，制得孕育细化后的精炼 LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体；第四步，浇铸
将第三步制得的孕育细化后的精炼LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体静置降温，至浇 铸温度控制在143(TC后，再将该孕育细化后的精炼LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体浇 铸到金属模具中，浇铸时该金属模具上放置过滤网以清除夹带的杂质，待该孕育细化后 的精炼LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体凝固后起模，得LTG中间衬板高铬铸铁合金铸 件，即表l中的B类铸件中的B5。 对比实施例9
除了将本发明孕育剂(2)改用为传统孕育剂(2)之外，其他工艺均同实施例9， 制得的产品为表l中的A类铸件中的A5。
图8为本实施例中用传统方法制得的工程机械用高络铸铁复合孕育剂和用本发明方 法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂在同种浇铸条件下 制得的LTG中间衬板高铬铸铁合金衬板铸件的金相组织对照图。
其中图(a)为用传统方法制得的复合孕育剂制得的LTG中间衬板高铬铸铁合金衬板 铸件(铸件名称A5)的金相组织图；(b)为用本发明方法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛 硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂制得的LTG中间衬板高铬铸铁合金衬板铸件(铸件 名称B5)的金相组织图。两种LTG中间衬板高铬铸铁合金衬板铸件组织比较如下 (a)材料名称A5 (LTG中间衬板) (b)材料名称B 5 (LTG中间衬板)
工艺铸造(老孕育剂细化) 工艺铸造(新孕育剂细化)
组 织A+K共+P,》 组 织A+Kj、+P少
枝晶间距29.62 um 枝晶间距23.02%um
共晶间距9.80 ii m 共晶间距6.52 um
放大倍数200X 放大倍数200X
侵蚀齐U: 5%硝酸酒精 侵蚀齐U: 5%硝酸酒精
上述两种孕育剂变质细化的高铬铸铁铸态组织均为a+K +P,"其中Pyft表少量
珠光体。
上述实施例5 9中所用到的设备均为通用的冶金铸造设备，第四步所说的金属模具
是工程机械用高铬铸铁合金的浇铸模具。
表1.被两类复合孕育剂细化后的工程机械用高铬铸铁合金铸态组织的力学性能比较
试样抗弯强度(MPa)冲击韧性(J)平均硬度(服c)
Al: 7806.5049
A类铸件A2:7457.1550
46
A3:8056.89
A4:734.86.4643
A5:6348.2647
Bl:8907.5051
B类铸件B2:9507.5652.5
7.2748
B3:865.3
B4:834.88.5253
B5:7309.4249比较表1数据可知，和用Fe-Ce-Si-Ca中间合金与Fe-B-Ti中间合金制成的传统复 合孕育剂细化后的工程机械用高铬铸铁铸态拉伸铸件(即A类铸件)相比，用本发明方 法制得的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂细化后的工程机械 用高铬铸铁铸态拉伸铸件(即B类铸件)的拉伸强度有明显提高，工程机械用高铬铸铁 的韧性和弹性模量也略有提高。实验证明B类铸件的综合力学性能明显优于A类铸件。
权利要求
1.工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂，其特征在于它是一种薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂，由Fe-Ce-Si-Ca中间合金和Fe-Ti-B中间合金组成，其中，Fe-Ce-Si-Ca中间合金的元素百分比组成为30.7％Fe+30％Ce+37.5％Si+1.8％Ca，Fe-Ti-B中间合金的元素组成的重量比为Fe∶Ti∶B＝0.37～0.47∶3.35～0.45∶0.14～0.22，这两种中间合金的质量百分比为Fe-Ce-Si-Ca中间合金∶Fe-Ti-B中间合金＝100∶6.67～10.0，该孕育剂的纳米晶晶粒小于100nm，其薄片的平均厚度为0.2～0.5mm，平均宽度为0.3～0.7mm，平均长度为0.8～1.5mm。
2. 工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的制备方法，其特征在于是一种离心 快淬甩带法，具体步骤是以元素组成质量百分比为30.7%Fe + 30%Ce + 37. 5%Si + 1.8%Ca的Fe-Ce-Si-Ca中间合金和元素组成的重量比为Fe : Ti : B = 0. 37 0. 47 : 3. 35 0. 45 : 0. 14 0. 22的Fe-Ti-B中间合金为原料，按质量百分比为Fe_Ce-Si-Ca 中间合金Fe-Ti-B中间合金=100 : 6. 67 10. 0，称取所需量的上述Fe-Ce-Si-Ca中 间合金和Fe-Ti-B中间合金，将它们破碎成小块，放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内， 调节电极位置，使之与该坩埚内合金小块之间的距离为0.75 1.45ram，关闭炉门、进 出料口和放气阀，抽真空至真空度高于3.8X10-3Pa后，用氩气洗炉，随后充入氩气 至压力为0.04 0.05Pa，起弧后调节弧电流逐步上升至500 600A，将上述合金熔化， 待上述合金全部熔化成液态时，倾斜该坩埚使得该合金液通过流道引至高速旋转的水 冷钼轮上，钼轮表面温度为10 15°C，熔融的液态合金与钼轮接触后，迅速凝固，钼 轮边缘线速度为40m/秒，该合金形成薄带状沿钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入 炉体下部的收藏室，快淬得到平均厚度为0. 2 0. 5mm，平均宽度为0. 3 0. 7mm，平均 长度为0.8 1.5mm的薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合 孕育剂。
3. 根据权利要求2所述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的制备方法，其特 征在于所述Fe-Ce-Si-Ca中间合金通过商购得到，所述Fe-Ti-B中间合金是用如下 方法制备的，按元素组成的重量比为Fe : Ti : B = 0. 37 0. 47 : 3. 35 0. 45 : 0. 14 0.22，称取所需的纯Fe、纯Ti块和B粉，将称取的纯Fe、纯Ti块和B粉置于真空电弧炉中炼制成钮扣状合金铸锭，即制得Fe-Ti-B中间合金。
4. 根据权利要求2所述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的制备方法，其特 征在于在将两种中间合金破碎成小块放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内时，其中的小 块放在水冷铜坩埚的底部，较大块放在水冷铜坩埚的上部。
5. 权利要求1所述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂的应用方法，其特征在 于是将该复合孕育剂用于对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育 细化处理，处理方法是金属熔融铸造法，具体歩骤如下第一步，配料配料甲为制备工程机械用高铬铸铁合金熔体的原料，选用以下五种配料中的一种 配料甲(l)为13叶片高铬铸铁合金熔体的原料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%和其余为Fe，配料甲(2)为搅龙高铬铸铁合金熔体的原料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 为Fe，配料甲(3)为15叶片含Mo高铬铸铁合金熔体的原料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% 和其余为Fe，配料甲(4)为18叶片含Mo高铬铸铁合金熔体的原料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 为Fe，配料甲(5)为LTG中间衬板高铬铸铁合金熔体的原料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% 和其余为Fe，配料乙为密封保存的权利要求1所述的薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程 机械用高铬铸铁复合孕育剂，按质量百分比为配料甲配料乙=100 : o.4 o.9进行称取配料，操作过程中确保所有材料干燥；第二步，工程机械用高铬铸铁合金的熔化和精炼将第一步中的配料甲放入中频感应加热炉坩埚内加热到1480 1550°C，至配料甲 全部熔化后，加入为配料甲重量2 3%的氯化锌进行除气精炼，除去配料甲合金熔体 中的气体及杂质，制得精炼后的工程机械用高铬铸铁合金熔体；第三步，对工程机械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理于保温在第二步的熔化温度的条件下，向第二步制得的精炼后的工程机械用高铬 铸铁合金熔体中加入由第一步称取的配料乙，机械搅拌均匀后静置4 6秒，对工程机 械用高铬铸铁合金材料组织进行晶粒和组织孕育细化处理，制得孕育细化后的精炼工 程机械用高铬铸铁合金熔体；第四步，浇铸将第三步制得的孕育细化后的精炼工程机械用高铬铸铁合金熔体静置降温，至浇 铸温度控制在1390 143(TC后，再将该孕育细化后的精炼工程机械用高铬铸铁合金熔 体浇铸到金属模具中，浇铸时该金属模具上放置过滤网以清除夹带的杂质，待该孕育 细化后的精炼工程机械用高铬铸铁合金熔体凝固后起模，制得工程机械用高铬铸铁合 金铸件；上述方法中百分比均为质量百分比，所用到的设备均为通用的冶金铸造设备。
6.根据权利要求5所述的权利要求1所述工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂 的应用方法，其特征在于第四歩所说的金属模具是工程机械用高铬铸铁合金的浇铸 模具；第四步所说的制得的工程机械用高铬铸铁合金铸件是工程机械用高铬铸铁衬板 铸件、搅龙铸件或叶片铸件。
全文摘要
本发明工程机械用纳米晶高铬铸铁复合孕育剂及其制备和应用方法，涉及含铬的铸铁合金，它是一种薄片状的纳米晶稀土硅铁+铁钛硼的工程机械用高铬铸铁复合孕育剂，由质量百分比为100∶6.67～10.0的Fe-Ce-Si-Ca中间合金和Fe-Ti-B中间合金组成，其纳米晶晶粒小于100nm，采用离心快淬甩带法制备，用它对工程机械用高铬铸铁合金组织进行晶粒和组织孕育细化处理，处理方法是金属熔融铸造法，结果显著细化了高铬铸铁合金基体晶粒和渗碳体相，并使渗碳体层片和颗粒更加细小，分布更加均匀，高铬铸铁液体中原位生成的TiB2颗粒也起到增强基体的作用，从而明显地提高了工程机械用高铬铸铁合金的综合力学性能。
文档编号C22C35/00GK101619410SQ200910069930
公开日2010年1月6日 申请日期2009年7月29日 优先权日2009年7月29日
发明者崔春翔, 石卫东 申请人:天津万石科技发展有限公司