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高強度灰鑄鐵實用技術兩篇,做灰鑄鐵的朋友請收藏!

发布日期:2019-07-26 内容来源于:/

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一、電爐熔煉高強度灰鑄鐵,做好這幾點才能保障質量!

1.高強度合金灰鑄鐵成分的設計

  以殼體爲例,其材質爲灰鑄鐵250,硬度大于200,要求易切削加工,進行油壓試驗不滲漏,在鑄鐵中添加微量多元合金成分,選擇合理的工藝參數,使鑄件具有一定的化學成分和冷卻速度,獲得理想的金相組織和力學性能。要保證力學性能,就必須控制好基體組織和石墨形態

  高強度低合金化孕育鑄鐵的成分設計,首先要考慮鐵液碳當量與冷卻速度的影響作用。碳當量過高,鑄件厚壁處冷卻速度緩慢,鑄件厚壁處易産生晶粒粗大、組織疏松,油壓試驗易産生滲漏;若碳當量過低,鑄件薄壁處易形成硬點或局部硬區,導致切削性能變差。將碳當量控制在3.95%~4.05%,即可保證材質的力學性能,又接近共晶點,其鐵液的凝固溫度範圍較窄,爲鐵液實現低溫澆注創造了條件;而且有利于削除鑄件的氣孔、縮孔缺陷。

  其次要考慮合金元素的作用,鉻、銅元素在共晶轉變中,鉻阻礙石墨化,促成碳化物、促進白口;而銅則促進石墨化作用,減少斷面白口。兩元素相互作用在一定程度上得到中和,避免在共晶轉變中産生滲碳體而導致鑄件薄壁處形成白口或硬度提高;而在共析轉變中,鉻和銅都可以起到穩定和細化珠光體的複合作用,但各自的作用又不盡相同。以恰當比例配合,能更好發揮兩者各自的作用。在含鉻=0.2%灰鑄鐵中加入大于2.0%的銅,不僅能促進珠光體轉變,提高並穩定珠光體量和細化珠光體,促進A型石墨産生和均化石墨形態;還能在鉻r小于0.2%灰鑄鐵中提高鐵水的流動性,這尤其對殼體薄壁累鑄件有利。複合加入鉻、銅可使鑄件致密性進一步提高,因此對于要求耐滲漏的鑄件。加入適量的鉻、銅、有利于改善材質本身的致密性,提高其抗滲漏能力。

  珠光體基本是高強度灰鑄鐵生産中希望獲得的組織,因爲只有以珠光體爲基礎的鑄鐵強度高、耐磨性好。錫能有效增加基體組織中珠光體含量,並促進和穩定珠光體形成,我們生産實踐的結論是把錫含量控制在0.7%~0.9.

 

2.嚴把原輔料質量關

  入廠原輔材料須進行取樣分析,做到心中有數,不合格的原輔材料絕不投入使用。要保證高質量的原鐵液,必須選用高碳、低磷、低硫、低于擾元素的生鐵;選用純淨的中碳鋼,對其所含成分鉻、钼、錫、釩、钛、鎳、銅等微量元素以化驗結果決定取舍,對能穩定珠光體的廢鋼成分優先選用。生鐵和廢鋼必須經過除鏽處理後方能允許使用,附著油汙的要經250度烘烤。

  對鐵合金、孕育劑同樣采用定點采購,力求成分穩定,塊度(粒度)合格。分類堆放,避免受潮。這樣的要求避免了鑄鐵爐料遺傳性帶來的缺陷。

  使用前的准確計量是熔煉合格鐵液的質量保證。特別指出,對于感應電爐熔煉、嚴謹爐料中混有密封器皿和易爆物。

  (1)堅持把理論配料和實踐經驗相結合。無論采取試算法還是圖解法,理論上計算的配料數據,不能確定爲最終配比,還要掌握中頻爐熔化過程中元素的變化規律。如果爐襯屬酸性材料,鐵液溫度盡量控制在1500--1550攝氏度範圍內,在硫i的加入量上只能取下限,而碳必須取上線。

  (2)掌握各種入爐金屬材料的化學成分和各元素燒損與還原規律。對回爐料進行分類堆放、編號記載,提出成分明確的嚴格要求。爐內還原的元素在配料時減去,爐內燒損的元素配料時補上。

  (3)合金元素以一次性配入爲原則,除矽以外其它配料時取中限,合金(钼、鉻、銅、錫等可在熔清扒渣後加入,在酸性爐中燒損極少。矽在扒渣及孕育時還可以補充。就感應爐熔煉鑄件而言,遵循先增碳後加矽的原則。

  (4)對磷、硫含量嚴格控制,磷、硫量主要來源于新生鐵,可以通過選擇爐料將磷、硫量控制在要求範圍內,所以必須要使新生鐵的磷小于0.06%,硫小于0.04%,這樣在配料計算時磷、硫量就可以不于考慮。

  (5)凡入爐的所有金屬材料均嚴格按照要求准確計量。

 

3.中頻電爐熔煉的控制

要根據中頻電爐的冶金特性編制合理的熔煉工藝,從裝料、溫度控制及在各不同溫度下加入合金、增碳劑、造渣劑以及出鐵溫度各個環節嚴格控制,力求用最短的熔煉時間、最小的合金燒損與氧化,達到控制和穩定金相組織,提高鑄件質量的目的。

       在生産實踐中,我們將整個熔煉全過程分爲三期 溫度進行控制。這裏所謂的三期溫度指:熔清溫度、扒渣溫度和出鐵溫度。

       熔清溫度:即取樣溫度以前的熔化期,決定著合金元素的吸收與化學成分的平衡,因此要避免高溫熔化加料,避免搭棚結殼。否則鐵液處于沸騰或高溫狀態、碳元素燒損加劇,矽元素不斷在還原,鐵液氧化加劇雜質增加,按工藝要求熔化溫度控制在1360攝氏度以下,取樣溫度控制在1420攝氏度左右。取樣溫度低了存在鐵合金未熔化完,取的試樣化學成分勢必無代表性;溫度過高,合金燒損或還原,還會影響到精練期的成分調整。取樣後應控制中頻爐功率。在爐前質量管理儀對化學成分顯示出結果後恰好進入到扒渣溫度。

  扒渣溫度扒渣溫度是決定鐵液質量的重要環節,因爲它與成分穩定、孕育處理的效果密切相關,並直接影響到出鐵溫度的控制。扒渣溫度過高加劇鐵液石墨晶核燒損和矽的還原,特別對酸性爐襯,理論上鐵液含矽偏高後將産生排碳作用,影響按溫度系結晶,存在著産生反白口的傾向;若溫度過低,鐵液長時間被裸露,碳、矽燒損嚴重。再次調整成分時,不僅延長熔煉時間使鐵液過熱,而且易使成分失控,增大鐵液的過冷度,使正常結晶受到破壞。

  出鐵溫度:爲保證澆注和孕育的最佳溫度,我們一般控制在15201550攝氏度。出鐵溫度的高和低都會對鑄鐵的結晶和孕育效果帶來影響,如果溫度過高,如超過工藝規定溫度30℃以上,盡管爐前快速分析碳、矽也適中,但試澆三角試片白口深度會過大或中心部位顯現麻口。出現此種情況即使采取措施向爐內補加碳增大孕育量,筆者的實踐經驗是效果欠佳,且需在調低中頻功率後,進行爐內降溫處理,即向爐內加入鐵液總量10%-15%經過烘烤的新生鐵,這樣試片斷口心部麻口就轉爲灰口,頂尖的白口深度變小。若持續高溫時間較長,采取如上方法後,仍須履行爐內補碳措施。出鐵溫度按澆注溫度控制,殼體類鑄鐵件合適的澆注溫度爲(1440攝氏度左右,能夠實現高溫出鐵,適溫澆注,嚴格掌握和控制住當然最好。因爲出鐵溫度低將導致澆注溫度低于1380攝氏度,既不利于脫硫、除氣,而且特別影響孕育處理效果。隨著溫度的降低,冷隔、輪廓不清晰等問題明顯增加。

 

4.鐵液的孕育處理

  對生産殼體用灰鑄鐵250進行孕育處理,以提高材質的耐磨性,使鑄件的組織和性能得以明顯改善,顯著提高各斷面上的硬度值,而且要在穩定厚斷面上的珠光體量方面有相同作用,還可改善其壁厚的敏感性和鑄件在機械加工時良好的切削性能,尤其是對防止殼體鑄件的疏松、滲漏有特殊作用。

孕育劑的加入量依生産殼體鑄件的壁厚、化學成分和澆注溫度等因素確定,以壁厚處不出現疏松、滲漏,壁厚處不出現硬區爲原則。生産實踐表明,锶、鋇、鈣、矽、鐵孕育劑是提高強度灰鑄鐵最爲理想的孕育劑,此種孕育劑發揮鋇的抗衰退能力及提高A型石墨占有率,锶的特強消除白口能力,鈣和矽所起的輔助孕育和滲透作用。這種強度組合的孕育劑,是生産高強度鑄鐵孕育處理中較爲理想的選擇。

  孕育次數與孕育效果的關系,隨孕育次數增加,鑄鐵內部石墨分布均勻程度改善,A型石墨占有率和石墨長度區別較大,經兩次以上孕育的A型石墨占有率高,分布均勻,長度適中。更重要的是多次孕育促使非自發晶核數量增多,強化了基體,從而提高並穩定了鑄鐵的強度。

  經隨流複合孕育處理,並以漏鬥式孕育包用矽鋇鐵+75矽鐵孕育後,避免鐵液隨流孕育滯後于澆注是控制孕育效果的關鍵。孕育處理後的鐵液應在限定時間內澆注完畢,一般不超過8分鍾,包內二次孕育35分鍾孕育效果最佳。矽鋇孕育劑可消除灰鐵250的白口,改善其石墨形狀、分布、消除E、D型過冷石墨。因爲E型石墨和鐵素體組織,將使材質致密性降低,嚴重惡化抗滲漏性能。

 

5,其抗拉強度均達到灰鐵250以上,試棒硬度達到190~230,殼體本體解剖,硬度在190左右,鑄件的品質系數顯著提高,金相組織達到國外樣機殼體鑄造水平,珠光體爲85%~90%,滿足了變速器殼體的強度要求,其力學性能達到國外同類機型材質要求

二、生産高強度灰鑄鐵件的工藝措施

近年來,很多單位研究並發展了適應具體生産條件和不同鑄件要求(包括薄壁高強度灰鑄鐵件)的高強度灰鐵的生産方法,歸納起來,有以下四種。

1、强化孕育铸铁 :

爐料中加入較多的廢鋼,采用優質鑄造焦,以得到出爐溫度大于1500℃和高碳當量的鐵水,用高效孕育劑強化孕育從而得到高強度灰鑄鐵。過去生産孕育鑄鐵依靠加入較多廢鋼,降低碳量來提高強度,但這種方法工藝性能不好,白口傾向大,尤其是對薄壁鑄件(最小壁厚3~10mm)。近代高強度孕育鑄鐵不用這種方法,靠高效孕育劑來強化孕育,提高性能。一般的方法是:碳當量在3.9~4.1%左右,溫度1480℃左右,要求鐵水氧化少,采用Si-Ca、Cr-Si-Ca、Re-Ca-Ba、Si-Ca、Si-Fe複合、稀土複合等高效孕育劑,進行孕處理。例如某廠5噸沖天爐,利用鑄造焦,爐料中加入40%以上廢鋼,總焦比爲7時,鐵水溫度1520℃~1540℃,爐渣中氧化鐵含量低(1.8~3.0%)。經特種孕育劑孕育處理,當碳當量爲4.28%時,試棒抗拉強度可達250MPa,相對強度RG=1.28,HB229,珠光體含量大于98%。又如某單位通過提高鐵水過熱溫度,然後采用Re-Ca-Ba孕育劑對鐵水進行孕育處理,燒注一批缸蓋鑄件,當碳當量爲3.9~4.05%時,抗拉強度285~304MPa,相對強度RG=1.1~1.21,石墨形態好,加工後水壓試驗沒發現縮松和漏水現象。 

2、合成鑄鐵

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