Φ120mm復(fù)相球墨鑄鐵磨球淬裂原因分析及解決辦法

從分析磨球的工況條件入手,對爐前相關(guān)工序和熱處理進行了重點控制。通過成分設(shè)計、球化及孕育處理,保證了磨球的質(zhì)量,最終實現(xiàn)了磨球在實際工況下具有較好的應(yīng)用效果。

針對復(fù)相球墨鑄鐵磨球的失圓現(xiàn)象,對失圓面進行外觀檢查,并分析產(chǎn)生的原因。結(jié)果表明,復(fù)相球墨鑄鐵磨球的失圓與其表面的夾渣缺陷有關(guān),且夾渣數(shù)量越多、面積越大、深度越深,磨球的失圓程度越厲害。

球墨鑄鐵

磨球的工況條件分析是確定磨球材質(zhì)、優(yōu)化綜合性能指標(biāo)及保障磨球工況適應(yīng)性的重要手段,是生產(chǎn)高質(zhì)量磨球的根本保障,掌握應(yīng)用好該方法,對指導(dǎo)磨球的實際生產(chǎn)具有十分重要的現(xiàn)實意義。在濕磨條件下的大型球磨機所采用的磨球(≥φ100mm),選用哪種類型的材質(zhì),使其能更

文章分析了球磨機和磨球的技術(shù)要求,提出采用球墨鑄鐵材質(zhì)能夠滿足磨球使用要求,并通過試驗研究確定了熱處理工藝對磨球組織、性能的變化規(guī)律。試驗結(jié)果表明,φ100mm磨球選用珠光體球墨鑄鐵材質(zhì),獲得磨球金相組織為球狀石墨加回火馬氏體和少量碳化物,球表面硬度hrc50～55,表面與心部的硬度差為hrc1～3,完全滿足使用要求。

洛陽工學(xué)院在數(shù)年從事耐磨材料研究的基礎(chǔ)上,吸取國際上有關(guān)金屬材料腐蝕磨損的最新理論,研制出一種含銅球墨鑄鐵磨球,并已在一些鑄鋼廠使用。該磨球經(jīng)熔煉、鑄造和熱處理后,使用性能指標(biāo)達到:沖擊韌性9～14j/cm~2,硬度hrc53～56,落球沖擊次數(shù)>25000次,磨耗302～403g/t鐵礦,碎球率為1‰左右。

介紹了球墨鑄鐵中奧氏體枝晶的形成、分類及影響因素,指出奧氏體枝晶排列方向的控制對進一步挖掘球鐵力學(xué)性能潛力的意義;同時闡述了溶質(zhì)元素、凝固速度等因素對球鐵偏析的影響規(guī)律。

復(fù)相球墨鑄鐵磨球典型鑄造缺陷及防止措施

球墨鑄鐵淬火工藝規(guī)范 熱處理規(guī)范金相組織備注 回火索氏體+少量鐵素體及球狀石墨淬火 以前最好先經(jīng)正火當(dāng)鑄件中存在過量 自由滲碳體時，在淬火前必須進行高溫 石墨化退火，以免析出二次網(wǎng)狀滲碳 體，這種方式叫“二階段淬火”。考慮 到回火脆性，應(yīng)盡量避免250~300℃范圍 內(nèi)淬火 石墨 石墨 表面層為細針狀馬氏體+少量殘留奧氏體 及球狀石墨，過渡層為小島狀馬氏體+細 小鐵素體，內(nèi)部與原始組織相同 對鐵素體基體的球鐵，必須先進行正火， 使珠光體量≥70%，有時為了消除淬火應(yīng) 力而在380~410℃溫度范圍內(nèi)回火處理 提高強度、硬度和耐磨性，減少淬火變 形及裂紋。它是發(fā)揮球鐵材料最大潛力 的熱處理方法 下貝氏體+少量馬氏體+少量殘留奧氏體+ 球狀石墨 鑄態(tài)組織需無游離滲碳 石墨化退火。等溫淬火 獲得良好的強度和韌性下貝氏體+碎片狀鐵素體 鑄態(tài)組織需無游離滲碳

等溫淬火球墨鑄鐵與一般球墨鑄鐵不同，在韌性相同時，等溫淬火球墨鑄鐵強度要高出一般球墨鑄鐵1～2倍。等溫淬火球墨鑄鐵與鋼不同，比鋼更輕、更強、更耐磨，許多場合可代替鑄鋼、鍛鋼、有色金屬等。其特點：（1）強度高，adi曲軸rel比鍛件高40％；（2）輕量化，adi曲軸比鍛件輕10％；（3）耐磨性好，adi抗磨料磨損比鋼好，分別是一般結(jié)構(gòu)鋼、調(diào)質(zhì)鋼和鋼軌的3、2．3和1．7倍；（4）疲勞強度高，adi經(jīng)拋光等冷變形硬化，能達到調(diào)質(zhì)鋼的疲勞強度；（5）斷裂韌度高、缺口敏感性小，adi的斷裂韌度相當(dāng)于中溫回火的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼；與一般材料相反，adi的缺口敏感性隨強度的提高而下降，如adi的rm由900mpa提高至1350mpa，缺口敏感性反而由0．25下降至0．12；（6）低溫強度好、低溫斷裂韌度高（由于ar碳量高，ms低于－80℃，低溫組織穩(wěn)定）；（7）彈性模數(shù)低、抗震性好、噪音低，adi的彈性模數(shù)比鋼約小20％、抗震性比鋼好40％；在同樣應(yīng)力下可承受的振動負荷比鋼要高20％，與鋼相比，噪音降低5db；（8）adi生產(chǎn)工藝簡單、節(jié)能、節(jié)材、成本低。

經(jīng)等溫淬火處理的球墨鑄鐵在國際上稱為（austemperedductileiron），簡稱adi。等溫淬火球墨鑄鐵是一種由球墨鑄鐵通過等溫淬火，得到以奧鐵體（ausferrite）為主要基體，具有強度高、韌性好的鑄造合金，等溫淬火球墨鑄鐵也稱奧鐵體球墨鑄鐵，也有人稱為奧氏體一貝氏體球墨鑄鐵（奧一貝球鐵）。其熱處理過程：將球墨鑄鐵加熱到a。以上，保持一定時間，然后以避免產(chǎn)生珠光體的冷速快冷至一定溫度（高于ms），并保溫一定時間，使球墨鑄鐵得到針狀鐵素體和富碳奧氏體組成的奧鐵體，允許少量其他組織（如馬氏體、碳化物）存在，但以不影響所要求的力學(xué)性能為準(zhǔn)則。其屬于一種力學(xué)性能范圍寬廣的高級鑄鐵，具有高強度、高韌性和較好的塑性等特點。目前大致有三類，見表1。

熱處理是保障復(fù)相球墨鑄鐵磨球最終獲得最佳組織、性能、合理金相形貌及最理想實際工況應(yīng)用效果的關(guān)鍵控制手段,正確了解、分析掌握熱處理對組織和性能的影響,對指導(dǎo)生產(chǎn)具有特別重要的現(xiàn)實意義。1.奧氏體化溫度對組織和性能的影響復(fù)相球墨鑄鐵磨球加熱到不同奧氏體化溫度,

球墨鑄鐵鑲嵌狀黑斑的成因及解決途徑

球墨鑄鐵介紹

4.4.1鑄鐵管、球墨鑄鐵管及管件的外觀質(zhì)量應(yīng)符合下列規(guī)定： 4.4.1.1管及管件表面不得有裂紋，管及管件不得有妨礙使用的凹凸不平的缺陷； 4.4.1.2采用橡膠圈柔性接口的鑄鐵、球墨鑄鐵管，承口的內(nèi)工作面和插口的外工作面應(yīng)光 滑、輪廓清晰，不得有影響接口密封性的缺陷； 4.4.1.3鑄鐵管、球墨鑄鐵管及管件的尺寸公差應(yīng)符合現(xiàn)行國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 4.4.2管及管件下溝前，應(yīng)清除承口內(nèi)部的油污、飛刺、鑄砂及凹凸不平的鑄瘤；柔性接口 鑄鐵管及管件承口的內(nèi)工作面、插口的外工作面應(yīng)修整光滑，不得有溝槽、凸脊缺陷；有裂 紋的管及管件不得使用。 4.4.3沿直線安裝管道時，宜選用管徑公差組合最小的管節(jié)組對連接，接口的環(huán)向間隙應(yīng)均 勻，承插口間的縱向間隙不應(yīng)小于3mm。 4.4.4管道沿曲線安裝時，接口的允許轉(zhuǎn)角，不得大于表4.4.4的規(guī)定。 表4.4.4

厚大斷面球鐵鑄件以其性能和成本上的優(yōu)勢,在核電、風(fēng)電等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前 景。但迄今為止,厚大斷面球鐵鑄件中形成碎塊狀石墨仍是目前國內(nèi)外鑄造領(lǐng)域研究 與生產(chǎn)的難題。本文采用模擬實驗與生產(chǎn)性驗證相結(jié)合的方法,研究了厚大斷面球鐵 中石墨析出行為及碎塊狀石墨的形成機理,分析了微量元素的作用機制。采用等溫切(zhòng)n面方法物理模擬了百噸級核乏燃料球鐵儲運容器鑄件的凝固過程,設(shè)計了強制冷卻 系統(tǒng),并對模擬試塊的微觀組織及力學(xué)性能進行了綜合分析與評價。利用自行設(shè)計 的液淬保溫爐,模擬了厚大斷面球鐵的凝固過程,研究了石墨的析出規(guī)律,并分析了其 影響因素。結(jié)果表明,當(dāng)保溫時間小于240min時,石墨呈球狀析出。保溫時間達到 240min后,熔體中析出了碎塊狀石墨。繼續(xù)延長保溫時間,在碎塊狀石墨共晶團周圍 有蠕蟲狀和片狀石墨形成。實驗中發(fā)現(xiàn)碎塊狀石墨從鐵液中直接析出。利用高分辨

球墨鑄鐵縮孔、縮松問題探討（3.對“均衡凝固技術(shù)”幾個基本問題的討論） 3.對“均衡凝固技術(shù)”幾個基本問題的討論 本文開頭就提到，目前球鐵件縮孔、縮松研究的焦點問題是：如何正確認(rèn)識石墨 化膨脹？如何利用石墨化膨脹進行補縮？以及如何處理外部補縮和自補縮的關(guān) 系？對這幾個焦點問題，近年來在國內(nèi)流行的“均衡凝固技術(shù)”[28]提出了一 些看法，引起了各種不同的評論?？赡苁怯捎趯嵺`經(jīng)歷和看問題角度的差別，筆 者的認(rèn)識和看法可能與之有所不同，謹(jǐn)在這里對其中幾個基本問題進行討論，希 望通過不同觀點的交流有助于加深對球鐵縮孔、縮松問題的認(rèn)識，特別希望有助 于正確認(rèn)識和利用石墨化膨脹進行補縮。 3.1球鐵件是否可能實現(xiàn)“均衡凝固”？有利還是有弊？ 3.1.1收縮－膨脹疊加圖存在的問題 均衡凝固技術(shù)[28]給“均衡凝固”所作的定義是：“鑄鐵鐵水冷卻時要產(chǎn)生體積 收縮，凝固時析

空氣錘的錘桿一般是用中碳鋼鍛造制成,由于工藝水平的限制,內(nèi)孔都加工成圖2或圖3的形狀,有的雖按圖1形狀加工,但在向球面過渡處不可避免被刀尖劃出一圈深溝,由于應(yīng)力集中導(dǎo)致錘桿過早斷裂。我廠750kg、400kg、150kg、65kg幾臺空氣錘在60、70年代總共換了10根錘桿,有的只使用半年或一年。這不僅經(jīng)濟損失很大,還影響生產(chǎn)。

球墨鑄鐵爐前檢驗是其生產(chǎn)過程中不可缺少的一環(huán)，它直接關(guān)系到球墨鑄鐵件的質(zhì)量。及時、準(zhǔn)確判斷鐵液球化情況，可以迅速采取措施控制球墨鑄鐵的質(zhì)量。爐前誤判將大量報廢鑄件，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，因此，爐前及時、準(zhǔn)確判斷球化情況比爐后檢驗重要得多。

球墨鑄鐵，因其石墨呈球狀而得名，廣泛用于機械制造。生產(chǎn)球墨鑄鐵涉及結(jié)晶學(xué)、材料科學(xué)和冶金等知識。關(guān)鍵步驟包括鐵水準(zhǔn)備、球化處理、孕育處理和鑄型制造，這些處理過程轉(zhuǎn)化石墨形態(tài)，增強材料機械性能。

以大型球鐵磨盤鑄件為例,介紹了毛重95t球鐵磨盤的生產(chǎn)過程,采用喂線法球化處理的鑄件組織、性能及超聲波探傷(ut)、磁粉探傷(mt)均滿足技術(shù)指標(biāo)要求,并實現(xiàn)穩(wěn)定批量生產(chǎn)。生產(chǎn)實踐表明,喂線法球化處理是保證大型球鐵件質(zhì)量的有效途徑。

試制了一種高耐磨性貝氏體球墨鑄鐵,在空冷條件下獲得貝氏體—馬氏體復(fù)相組織和殘余奧氏體組組織,該組織具有良好的強韌性配合和高耐磨性,與中錳球鐵、高鉻鑄鐵磨球比較,耐磨性和耗球率都有明顯改善。該材料磨球綜合性能好,生產(chǎn)工藝簡單,制造成本低廉,具有推廣價值。