本发明涉及一种用于细化钢铁中碳化物的变质剂，它属于一种钢铁冶炼用的添加剂技术领域。
背景技术：
钢铁材料是国民经济发展的支柱材料，尤其是高性能钢铁材料对于国民经济的发展具有重要的意义。钢铁材料是在铁碳二元合金的基础上添加适量其它合金元素形成的材料，其中碳元素的含量、存在形式、形貌和分布对钢铁材料的性能起着举足轻重的作用。
为了改善和提高钢铁材料的性能，合金化是效果最明显的一个途径，也就是说成分是钢铁性能的基础。在合金化过程中往往要添加碳化物形成元素，结果在钢铁熔体凝固过程中析出各类碳化物。碳化物的形貌和分布与钢铁材料的性能密切相关。例如，在高碳合金钢和高合金铸铁中存在大量的碳化物，这些碳化物很容易团聚或形成网状，这就严重割裂了材料的基体，使材料性能严重恶化。因此，细化碳化物成为充分发挥钢铁材料基体性能的关键。热处理是一种有效细化碳化物的工艺方法，但有其局限性，对于比较稳定的碳化物效果不明显。如果在钢铁熔体凝固过程中改变碳化物的析出动力学，从而抑制碳化物的团聚和网状化，再配合一定的热处理工艺，这将能充分发挥钢铁材料的性能。
目前在钢铁中添加的变质剂主要目的是细化析出相的晶粒，达到细晶强化的目的。而影响钢铁性能的主要因素除了晶粒大小，碳化物的形貌和分布也是一个至关重要的因素，尤其是对于含碳量较高的钢。而现有变质剂对于细化碳化物和改善碳化物的分布效果甚微。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有变质剂存在的改善钢铁中碳化物形貌和分布效果甚微的技术问题，提供一种用于细化钢铁中碳化物的变质剂。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于细化钢铁中碳化物的变质剂，它由下述重量百分比的原料组成，混合稀土10～50％、稀土硅铁10～50％、硅铝钙合金10～50％和其它微量合金元素m10～40％，所述微量合金元素m由下述重量百分比的原料组成：zr10～60％、cu10～60％、sb10～50％、bi10～50％和b2～20％。
进一步地，所述变质剂中的混合稀土、稀土硅铁和硅铝钙合金的总重量不低于所述变质剂重量的60％。
进一步地，所述混合稀土中ce、la、nd和pr的总重量不低于所述混合稀土重量的90％。
进一步地，所述稀土硅铁中的稀土的重量不低于所述稀土硅铁重量的20％。
进一步地，所述硅铝钙合金中的钙的重量不低于所述硅铝钙合金重量的13％。
本发明的有益效果是，经上述变质剂处理后，钢、铁液在凝固过程中先于碳化物析出而形成大量的异质质点，这些质点作为碳化物的异质形核质点，大大提高了碳化物的形核率，细化了碳化物；另一方面，变质剂有净化钢、铁液的效果，大幅减少钢、铁水中的s、p和各种夹杂。在凝固过程中析出分布于基体和晶界处的细小碳化物。经随后一定的热处理工艺处理后，形成细小碳化物弥散分布于基体和晶界的微观组织，达到强化材料强度和提高韧性的效果。
与现有技术相比，本发明的优点为：(1)本发明提出的用于细化钢铁中碳化物的变质剂，能够有效细化钢铁产品中粗大的碳化物和网状碳化物。经一定的热处理工艺处理后，细化的碳化物弥散分布于材料的基体和晶界，能够大幅提高材料的强度和改善材料的韧性。使用本发明变质剂生产的高碳合金钢能够达到超高硬度和超高强度的完美结合。如，硬度不低于hrc60的高碳合金钢(含碳量为1.5～2.0wt％)的抗压强度可以达到4000mpa以上。
(2)本发明的变质剂不含贵金属，用量不超过钢、铁水重量的2.0％，具有明显的经济效益。
(3)本发明的变质剂的变质效率高，变质效果具有遗传性，回炉料的变质效果能够保留80％以上，能够大幅降低生产成本。
本发明的变质剂适用于含碳量在0.2wt％以上的钢铁材料，尤其是在含碳量高于0.5wt％的钢、铁产品中效果更为明显。
附图说明
图1是本发明实施例1的变质剂处理后的碳化物形貌图。
具体实施方式
实施例1
本实施例中的一种用于细化钢铁中碳化物的变质剂，它由下述重量百分比的原料组成：混合稀土20％、稀土硅铁25％、硅铝钙合金30％和其它微量合金元素m25％，所述微量合金元素m由下述重量百分比的原料组成：zr40％、cu25％、sb15％、bi15％和b5％。
上述实施例中的用于细化钢铁中碳化物的变质剂的生产方法，其步骤如下：
第一步，根据上述组分的重量百分比称取原料；
第二步，将称取的块体原料破碎至直径不超过10mm的颗粒，然后把破碎的原料混合均匀制成变质剂；
第三步，把混合均匀的变质剂烘干，保证没有水分存在。
使用方法：当钢、铁水的温度达到100～150℃的过热度时，用钟罩法加入变质剂，静置3～5分钟，随后加热至预定浇注温度后即可出炉浇注。
该变质剂在含碳量高于1.2wt％的高碳钢和铸铁中能够明显细化碳化物。
实施例2：
本实施例中的一种用于细化钢铁中碳化物的变质剂，它由下述重量百分比的原料组成：混合稀土40％、稀土硅铁20％、硅铝钙合金25％和其它微量合金元素m15％，所述微量合金元素m由下述重量百分比的原料组成：zr30％、cu20％、sb25％、bi22％和b3％。
本实施例中的生产方法和使用方法：与实施例1中的相同。
该变质剂在含碳量在0.6～1.5wt％的钢中能够明显细化碳化物。
实施例3：
本实施例中的一种用于细化钢铁中碳化物的变质剂，它由下述重量百分比的原料组成：混合稀土45％、稀土硅铁15％、硅铝钙合金30％和其它微量合金元素m10％，所述微量合金元素m由下述重量百分比的原料组成：zr25％、cu20％、sb28％、bi25％和b2％。
本实施例中的生产方法和使用方法：与实施例1中的相同。
该变质剂在含碳量在0.2～0.8wt％的钢中能够明显细化碳化物。
进一步地，所述变质剂中的混合稀土、稀土硅铁和硅铝钙合金总重量不低于所述变质剂重量的60％。
进一步地，所述混合稀土中ce、la、nd和pr的总重量不低于所述混合稀土重量的90％。
进一步地，所述稀土硅铁中的稀土的重量不低于所述稀土硅铁重量的20％。
进一步地，所述硅铝钙合金中的钙的重量不低于所述硅铝钙合金重量的13％。