專利名稱：一種改善鑄鐵凝固組織的處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改善鑄鐵凝固組織的處理方法，屬金屬材料熱加工技術領域。
背景技術：
為改變鑄鐵凝固組織形態(tài)，得到均勻細化的石墨，同時防止鑄鐵出現白口，目前國內外在鑄件或鑄坯生產過程中采取的主要措施有三種一是化學方法，即在鑄鐵凝固前向鐵液中加入硅鐵、稀土或鎂等化學物質，以達到孕育處理、球化處理或蠕化處理的目的，使鑄鐵避免出現白口，析出石墨均勻細小，或者改變石墨形態(tài)，使石墨呈球狀或蠕蟲狀。這些物質是通過改變鑄鐵凝固時石墨生長的熱力學和動力學條件，從而達到改變其形態(tài)的目的。這種方法的突出問題是添加化學物質在添加過程中會形成煙氣及強光，對環(huán)境造成很大污染。此外，添加物質還會對鐵液本身造成污染，影響了材料的可回用性，從而增加了材料的環(huán)境負荷。另一種是傳熱學方法，包括提高冷卻速度和控制澆注溫度。冷卻速度的提高使液體金屬獲得大的過冷度，形核率增加，使奧氏體枝晶和共晶團細化，但是對于斷面厚大的鑄坯和鑄件，往往難以提高其內部的冷卻速度，特別是快速冷卻還會產生內應力、白口等缺陷。控制澆注溫度往往受到生產條件的限制，而且這種方法雖然對凝固組織的細化有一定作用，但是在改變凝固組織形態(tài)方面的作用卻十分有限。第三種方法是動力學方法，指采用機械攪拌和電磁攪拌等手段，促使枝晶折斷、破碎，使晶粒數量增多，尺寸減小。這種方法也是一種環(huán)保型的處理方法，但是該方法存在明顯的不足。首先，與普通的凝固方法相比，該方法并沒有使晶核的形核率發(fā)生顯著改變，因此細化作用并不很明顯。其次，強烈攪拌使金屬液上下翻動，這樣還易于卷入空氣和其它的一些氧化夾雜物，對金屬液就不可避免的造成污染。再有，攪拌受其攪拌強度的限制，對溫度場和成分的均勻化的效果也不是太理想。特別是連鑄實踐證明，強烈的攪拌會使鑄坯造成帶狀偏析。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保型改善鑄鐵凝固組織的處理方法，也就是使鑄鐵件在凝固過程中，改變石墨形態(tài)的處理方法。
本發(fā)明的一種改善鑄鐵凝固組織的處理方法，其特征在于對于碳當量在2.5-5.0％的灰鑄鐵，在鑄鐵凝固前或凝固過程中，通入脈沖電流，鑄鐵開始處理溫度為1200-1500℃，當溫度降至1000℃時，鑄鐵凝固完畢，停止通電處理；其脈沖電流的參數為脈沖頻率0.1-10000Hz，脈沖電壓U為50-5000V，脈沖電流峰值I為400-100000A；通電可以在坩堝或澆包中進行，也可以在澆注后鑄型中進行。
本發(fā)明方法最顯著的優(yōu)點和效果是(1)它是一種綠色無污染的環(huán)保型處理方法。(2)工藝操作簡單方便，不受鑄件和鑄坯尺寸及形狀的影響，(3)脈沖電流處理成本低廉，節(jié)約能源，(4)經本發(fā)明方法處理后的鑄鐵件，其凝固組織明顯細化和均勻化，從而提高了鑄鐵件的使用性能，具有明顯效果。
具體實施例方式
實施例一將熔化鐵液進行砂型鑄造，澆注成φ50×200mm的圓柱形鐵棒。澆注后在鐵液凝固過程中對其進行脈沖電流處理，直至鐵液凝固完畢。
鑄鐵的成分及含量(重量百分比)為C 4.10％，Si 1.92％，Mn 0.22％，P0.058％，S 0.023％，Fe余量，鐵液開始處理的溫度為1250℃，當溫度降至1000℃時，停止通電處理；其工藝參數如下脈沖頻率0.8Hz，輸出電壓U為2000V，電流強度I為30000A。
實施例二試驗過程與實施例一完全相同，鑄鐵的化學成分與含量(重量百分比)也相同。但采用了不同的工藝參數，其工藝參數為脈沖頻率1000Hz，輸出電壓U為50V，電流強度I為800A。
實施例三試驗過程與實施例一完全相同，鑄鐵的成分及含量(重量百分比)為C 3.58％，Si 1.60％，Mn 0.18％，P 0.045％，S 0.020％，Fe余量，鐵液開始處理的溫度為1250℃，當溫度降至1000℃時，停止通電處理；其工藝參數如下脈沖頻率0.1Hz，輸出電壓U為5000V，電流強度I為100000A。
實施例四試驗過程與實施例一完全相同，鑄鐵的化學成分與含量(重量百分比)與實施例三相同。鐵液開始處理的溫度為1250℃，當溫度降至1000℃時，停止通電處理；其工藝參數如下脈沖頻率10000Hz，輸出電壓U為60V，電流強度I為400A。
以上四個實施例，即經過脈沖電流處理后的鑄件，經晶相顯微鏡觀察其凝固組織，可見到鑄鐵中的石墨由原來粗大塊狀已變?yōu)榧毿K狀、片狀甚至點狀，或者尖角變鈍，呈現近似蠕蟲狀或球狀，而且石墨分布更加均勻，另外，鑄件的機械強度有了明顯的改善。
權利要求
1.一種改善鑄鐵凝固組織的處理方法，其特征在于對于碳當量在2.5-5.0％的灰鑄鐵，在鑄鐵凝固前或凝固過程中，通入脈沖電流，鑄鐵開始處理溫度為1250℃，當溫度降至1000℃時，鑄鐵凝固完畢，停止通電處理；其脈沖磁場的參數為脈沖頻率0.1.-10000Hz，脈沖電壓U為50-5000V，脈沖電流峰值I為400-100000A；通電可以在坩堝或澆包中進行，也可以在澆注后鑄型中進行。
全文摘要
一種改善鑄鐵凝固組織的處理方法，其特征在于對于碳當量在2.5－5.0％的灰鑄鐵，在鑄鐵凝固前或凝固過程中，通入脈沖電流，鑄鐵開始處理溫度為1200－1500℃，當溫度降至1000℃時，鑄鐵凝固完畢，停止通電處理；其脈沖電流的參數為脈沖頻率0.1－10000Hz，脈沖電壓U為50－5000V，脈沖電流峰值I為400－100000A；通電可以在坩堝或澆包中進行，也可以在澆注后鑄型中進行。
文檔編號B22D27/02GK1943916SQ20061011730
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月19日 優(yōu)先權日2006年10月19日
發(fā)明者翟啟杰, 范金輝, 陳宇, 富知愚, 華勤, 李仁興, 侯旭, 李祖齊 申請人:上海大學