球状石墨铸铁金属熔液的球状化处理方法技术

采用包含30~80wt%的Si、Mg、由纯度80~100wt%的Ce和纯度80~100wt%的La中的任一构成的RE(稀土元素)、Ca和Al的石墨球状化剂。 以满足相对于金属熔液总体添加0.001~0.009wt%的RE、0.001~0.02wt%的Ca、0.001~0.02wt%的Al，并且石墨球状化处理后的金属熔液中包含0.03~0.07wt%的Mg这样的条件的方式添加该石墨球状化剂。可以廉价地抑制球状石墨铸铁的厚壁制品中短棒状石墨的晶析及机械性质的降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及球状石墨铸铁金属熔液的石墨球状化处理方法。
技术介绍
球状石墨铸铁是在铸造状态下石墨球状化、机械性质（杨氏模量、拉伸强度、伸长 率）优异的材料。石墨的球状化是通过在浇包中添加石墨球状化剂而进行的。石墨球状化 剂中包含Mg、稀土元素（以下简称为"RE"）、Ca、A1等。 冷却速度变慢的大型厚壁制品或制品的厚壁部（以下将它们统称为"厚壁部"） 中，因为共晶凝固时间长，所以在球状石墨铸铁的金属组织中，异常石墨组织即短棒状石墨 易于晶析。短棒状石墨的晶析会导致铸铁材料的杨氏模量、拉伸强度、伸长率显著降低。 旨在抑制短棒状石墨产生的石墨球状化剂的一个例子被公开于日本国公开专利 公报第2007-182620号公报中。在该文献中，没有明确教导相对于金属恪液的适宜添加量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供可以更为可靠地抑制球状石墨铸铁的厚壁部中短棒状石 墨的晶析的石墨球状化处理方法。 根据本专利技术的一个实施方案的石墨球状化处理方法中，所使用的石墨球状化剂包 含：30~80wt%的Si、Mg、由纯度80~100wt%的Ce和纯度80~100wt%的La中的任一构成的 RE (稀土元素）、Ca、和A1。通常，上述元素以外的石墨球状化剂的剩余部分是铁及不可避免 的杂质。石墨球状化剂中也可以进一步包含S作为任选元素。上述石墨球状化剂以如下方 式添加到金属熔液中：相对于金属熔液总体，添加0. 〇〇l~〇. 009wt%的RE、0. 001~0. 02wt%的 Ca、0. 001~0. 02wt%的A1，并且石墨球状化处理后的金属熔液中包含0. 03~0. 07wt%的Mg。 根据上述实施方案，呈现出石墨化作用而助长短棒状石墨的晶析的RE、Ca、A1的 含量在降低的同时最优化，因此球状石墨铸铁的厚壁部、具体而言例如共晶凝固时间为 l.Oks(即1000秒）以上的厚壁部中，短棒状石墨的晶析可以得到抑制。 另外，根据上述实施方案，助长熔渣及浮渣的形成的Ca、A1的量在降低的同时最 优化，因此可以得到清洁的金属熔液，可以得到夹渣、针孔等缺陷少的制品。 进而，根据上述实施方案，价格高且对于价格稳定性尚存不安的RE的使用量得以 减少，因此可以减少材料费用，并且可以减小对价格变动的敏感性。【附图说明】 图1表示健全的球状石墨铸铁的组织的一个例子的光学显微镜照片 图2表示有短棒状石墨晶析的组织的一个例子的光学显微镜照片 图3说明用冲入包内孕育法（置§注爹'法）进行石墨球状化处理的示意图 图4说明用喂丝法进行石墨球状化处理的示意图。【具体实施方式】 以下对本专利技术的实施方案中涉及的石墨球状化处理方法进行说明。 实施方案中涉及的石墨球状化处理方法对于所适用的制品的形状没有特殊限制。 然而，上述的石墨球状化处理方法对于共晶凝固时间为1. Oks以上、例如为1. 0~100ks范围 内的制品，或者制品最大壁厚为l〇〇~500mm的制品，可以获得特别优异的组织改善效果。 本专利技术的石墨球状化处理方法的一个实施方案中所采用的石墨球状化剂中包含 30~80wt%的Si (硅）、Mg(镁）、RE (稀土元素）、Ca(钙）、和A1 (铝）。另外，本实施方案 中，该石墨球状化剂以满足下述的两个条件的方式向金属熔液中添加。第一个条件是，各元 素相对于金属熔液的添加量（各元素的添加重量相对于金属熔液总体重量的比）为，RE: 0. 001~0. 009wt%、Ca :0. 001~0. 02wt%、A1 :0. 001~0. 02wt%，第二个条件是，石墨球状化处理 后的金属熔液中包含Mg:0. 03~0. 07wt%。 该石墨球状化剂中可以进一步包含S。石墨球状化剂中上述元素以外的部分，典型的情 况下由Fe(铁）及不可避免的杂质构成。 就Mg而言，虽然添加到金属熔液中的Mg关系到石墨的晶核形成，但是Mg的一部 分并没有成为石墨晶核，而是成了氧化物或与RE等的复合化合物，从而作为熔渣损耗掉。 因此，在石墨的球状化处理后（即，即将向铸模浇注前的时刻），可以向金属熔液中添加石 墨球状化效果得以维持的量的Mg、具体而言是以使0. 03~0. 07wt%的Mg残留于金属熔液中 的添加量向金属熔液中添加Mg。 石墨球状化处理后的金属熔液中的Mg含量若低于0. 03wt%，则石墨形状会因镁带 来的脱氧效果不足和作为石墨晶核原料的Mg不足而变差，若超过0. 07wt%，则会形成爆炸 状石墨，不论哪种情况，都会因石墨形状变差而造成机械性质变差。尚需说明，上述Mg量的 数值是在球状石墨铸铁的制造中一般的数值。 对金属熔液的Mg添加量与石墨球状化处理后的金属熔液中的Mg含量的关系在本 领域技术人员中是熟知的。例如，将包含5wt%Mg的球状化剂以1. 5 wt%添加于金属熔液 中时（即对金属熔液添加了 0. 075%的Mg时），石墨球状化处理后的金属熔液中的Mg含量 (分析值）为〇.〇35~0.055wt%。Mg的添加量增多则Mg的成品率降低也是为人熟知的。因 此，确定使石墨球状化处理后的金属恪液中残留有〇. 03~0. 07wt%的Mg这样的Mg向金属恪 液中的添加量，对本领域技术人员而言是容易的。 作为RE，优选仅单独添加Ce (铈）、或仅单独添加La (镧），而非作为多种RE的合金 或混合物的形式添加。通过仅单独且适量地添加Ce或La，可得到优异的机械性质。仅将Ce 用作RE时，优选Ce的纯度为80~100wt%。仅将La用作RE时，优选La的纯度为80~100wt%。 但是，上述的成分规定不排除这样的情况，即例如将添加的RE设为Ce时，所添加的RE中包 含未能从Ce中完全分离的La作为不可避免的杂质。 尚需说明，在将RE用作石墨球状化剂的成分时，一般以Ce:La=2:1的合金（misch metal，稀土金属合金）的形式加以使用。与之相对，在本实施方案中对这样的稀土金属合 金进一步精炼，将高纯度的Ce或La以单独的形式添加。 如上所述，优选向金属熔液中添加0. 001~0. 009wt%的RE (Ce或La)。RE的添加量 低于0.0 Olwt%时，对石墨球状化阻碍元素的中和能力不足从而石墨形状变差，RE的添加量 超过0. 009wt%时，短棒状石墨大量晶析，无论哪种情况下机械性质均降低。尚需说明，为了 更确实地使石墨形状为良好形状，更优选向金属熔液中添加0. 002~0. 005wt%的RE(Ce或 La) 〇 石墨球状化剂中包含S时，在厚壁制品的情况下，优选使RE的添加量相对 于 S (硫）的添加量的比率（重量比）（RE/S)为 0? 06~1. 60 (S :0? 005~0. 030wt%，RE : 0. 002~0. 008wt%的情形）。据此可以更确实地得到良好形状的石墨形状。尚需说明，一直 以来，在薄壁制品中，RE/S = 2. 0~5. 0被认为在获得良好形状的石墨形状方面是出色的。 尚需说明，关于S，虽然也取决于熔炉和熔融法，但是也存在在铸铁的金属熔液 (处理前金属熔液）中包含得较大量S的情形。如上述那样积极地添加S是在金属熔液（处 理前金属熔液）充分脱硫的情况下。当处理前金属熔液中包含比较多的S时，不积极地添 加S，或者可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
球状化处理方法，其为通过向金属熔液中添加石墨球状化剂而使石墨球状化的球状化处理方法，其特征在于，所述石墨球状化剂包含：30~80wt%的Si、Mg、由纯度80~100wt%的Ce和纯度80~100wt%的La中的任一构成的RE(稀土元素)、Ca、和Al，以满足相对于金属熔液总体添加0.001~0.009wt%的RE、0.001~0.02wt%的Ca、0.001~0.02wt%的Al，并且石墨球状化处理后的金属熔液中包含0.03~0.07wt%的Mg这样的条件的方式添加所述石墨球状化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤本亮辅，本间周平，横山豪志，二瓶祐仁，小关俊明，
申请(专利权)人：东芝机械株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP