多次多向等溫變形球墨鑄鐵石墨形態(tài)影響

通過采用重稀土釔基稀土鎂球化劑處理鐵液,澆注厚大斷面球鐵試塊,研究了重稀土y和微量sb對厚大斷面球鐵的石墨形態(tài)的影響,分析了石墨結(jié)晶的核心,并探討了石墨畸變的原因。試驗(yàn)結(jié)果表明,重稀土y在鐵液中形成高熔點(diǎn)氧化物,殘存時(shí)間長,作為石墨核心,有利于提高抗衰退性能;sb具有細(xì)化石墨球、增加石墨球數(shù)、提高石墨圓整度的作用;在厚大斷面球鐵中,晶界上ti的偏析和球化元素mg或稀土等氧化形成的氧化夾雜,破壞了奧氏體殼的穩(wěn)定性,造成石墨畸變。

研究了球墨鑄鐵在(800±10)℃、(900±10)℃,單次變形量60%、30%的條件下,經(jīng)不同方向多次壓縮后石墨的形態(tài)變化和分布情況。結(jié)果表明,多向多次壓縮變形時(shí),石墨球在不同方向的應(yīng)力作用下被剪切為小的石墨顆粒,大部分石墨球得到細(xì)化。在(800±10)℃下,單次變形量為60%的多向多次壓縮變形可使石墨顆粒的形態(tài)和分布明顯變化,細(xì)化效果顯著。

球墨鑄鐵(qt450—12a)在大批量生產(chǎn)過程中,由于鐵液的碳當(dāng)量較高,金相組織中石墨開花成為導(dǎo)致其力學(xué)性能差異的主要因素。本文對石墨開花進(jìn)行了原因分析,并提出了一定的防止措施。

通過對球墨鑄鐵(qt600-3)石墨組織的觀察,分析開花狀石墨的結(jié)構(gòu)特性,找出造成石墨開花的原因,并采取有效的預(yù)防措施改善球墨鑄鐵的鑄件質(zhì)量,提高產(chǎn)品的合格率。

減少原料中碳的遺傳、避免球化處理時(shí)出現(xiàn)大的石墨球、降低高溫鐵水的熱混流、降低碳的活度和增強(qiáng)奧氏體的強(qiáng)度、準(zhǔn)確把握球化處理和倒包時(shí)鐵水量、準(zhǔn)確控制出爐溫度和澆注溫度是防止石墨開花的有效途徑。

球墨鑄鐵由于碳當(dāng)量較高,生產(chǎn)中極易產(chǎn)生石墨漂浮。我們通過采取控制碳當(dāng)量,加強(qiáng)包內(nèi)、包外孕育處理,嚴(yán)格控制re、mg殘留量,提高鐵液溫度等工藝措施,有效地消除了這一缺陷。

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正確測定球墨鑄鐵中石墨大小及球化率,是對球墨鑄鐵組織性能進(jìn)行評定的基本要求。通過參加中國實(shí)驗(yàn)室國家認(rèn)可委員會(huì)組織的球墨鑄鐵中石墨大小及球化率測定國際對比認(rèn)證,在圖像分析系統(tǒng)上對該項(xiàng)目要求的內(nèi)容進(jìn)行了測定,實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿意。

以qt700為對象通過拉伸試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、掃描電鏡分析、金相分析、差熱分析(dsc)和熱膨脹性能測試(dil)探討了qt700的彈性模量、力學(xué)性能、顯微結(jié)構(gòu)及熱性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明:球墨鑄鐵的彈性模量、抗拉強(qiáng)度及球化率相關(guān);材料的熱性能、塑韌性與石墨球的尺寸有一定關(guān)系;dsc曲線與珠光體含量存在一定關(guān)系。

在鐵路機(jī)車彈簧外套(qt450-10)的厚壁處易出現(xiàn)開花狀石墨,認(rèn)為是該鑄件兩耳孔處為熱節(jié)部位,加之澆注系統(tǒng)不合理所致。為此采用垂直封閉式澆注系統(tǒng)、選用低re球化劑,以及控制鐵液出爐溫度≥1520℃,澆注溫度在1420~1460℃等措施,改善了鑄件內(nèi)在質(zhì)量,提高了外套鑄件的成品率。

球墨鑄鐵的石墨漂浮及其防止措施

簡述了薄壁球墨鑄鐵容易產(chǎn)生白口組織的原因,抑制白口組織的生成應(yīng)促進(jìn)石墨化、增加石墨球數(shù)。介紹了化學(xué)成分c、si、s、mn、稀土元素及球化、孕育處理對石墨化的影響。應(yīng)通過嚴(yán)格控制鐵液成分、加強(qiáng)孕育并適當(dāng)添加稀土元素,促使鐵液充分石墨化,增加石墨球數(shù)來有效抑制白口生成。

使用自行研制的大斷面鑄件冷卻模擬裝置,研究了不同共晶時(shí)間球墨鑄鐵樣品的石墨形態(tài)及相關(guān)的力學(xué)性能。驗(yàn)證了這一裝置對于厚大斷面球鐵鑄件研究的有效性。隨著共晶時(shí)間的延長,鑄件的石墨形態(tài)逐漸偏離球形,向異常化趨勢發(fā)展,石墨顆粒的圓整度隨之降低。異常石墨的形態(tài)表現(xiàn)出相互聯(lián)結(jié)的立體網(wǎng)絡(luò)狀。

研究了鉍對球墨鑄鐵組織和性能的影響,特別是對低溫沖擊韌性的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了合適的化學(xué)成分和含鉍量,制定出合理的生產(chǎn)工藝和熱處理工藝。利用光譜分析儀、金相顯微鏡、低溫沖擊試驗(yàn)機(jī)等設(shè)備對試樣的化學(xué)成分、金相組織和力學(xué)性能進(jìn)行了檢測和觀察。結(jié)果顯示,適量的鉍可以減小石墨球徑,增加石墨球數(shù)量,提高球鐵的低溫沖擊韌度。鑄態(tài)下,未加鉍的試樣低溫沖擊韌性約在9j左右。經(jīng)熱處理后,與鑄態(tài)下加鉍試樣的低溫沖擊韌性近似,在12~13j左右。加鉍并熱處理后,低溫沖擊韌性最高可到17j。另外,隨著加鉍后石墨球的細(xì)化,低溫沖擊韌度數(shù)值波動(dòng)變小,性能變得更加穩(wěn)定。

球墨鑄鐵

介紹了等溫淬火球墨鑄鐵引錠桿鑄造生產(chǎn)工藝特點(diǎn)及其鑄態(tài)組織要求,詳細(xì)分析了主要合金元素的作用,運(yùn)用正交試驗(yàn)法對等溫淬火球墨鑄鐵(adi)引錠桿的熱處理工藝進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn),并對該引錠桿的淬透性進(jìn)行了檢測。試驗(yàn)結(jié)果表明,最大壁厚為140mm的adi引錠桿需要進(jìn)行必要的合金化,合金元素的加入量為:ωmo=0.2～0.3％,ωni=0.4～0.5％,ωcu=0.5～0.8％;該adi引錠桿的優(yōu)化熱處理工藝為:在900℃奧氏體化保溫90min,再進(jìn)行360℃等溫淬火,等溫“時(shí)間窗口”為90～120min;在該成分與熱處理工藝條件下,引錠桿可以淬透,能夠獲得以針狀鐵素體9殘余奧氏體為基體的組織,其力學(xué)性能達(dá)到qt900-8。

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(jìn)一步挖掘球鐵力學(xué)性能潛力的意義;同時(shí)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。

研究了si-ba孕育劑量對球墨鑄鐵石墨形態(tài)、球化率及力學(xué)性能的影響,研究方法是在原鐵液化學(xué)成分、球化劑種類及加入量、澆注溫度、孕育方法、澆注時(shí)間及二次孕育等都不變的情況下,改變隨流孕育劑的種類。試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)合理控制si-ba孕育劑的用量能有效改善球墨鑄鐵的石墨形態(tài),為了保證孕育效果,si-ba孕育劑的加入量應(yīng)控制在0.3%~0.5%;(2)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,減少si-ba使用量方案的實(shí)施,節(jié)約了生產(chǎn)成本。

用fesimg6re2低鎂球化劑分別對不同球化處理溫度的鑄鐵進(jìn)行了蓋包法球化處理試驗(yàn)。通過對不同球化處理溫度下鐵液中鎂吸收率、石墨大小和球化率、球鐵力學(xué)性能的比較,分析了球化處理溫度對球鐵組織和性能的影響。

加銅的球墨鑄鐵無論鑄態(tài)或熱處理都引起了組織及性能的變化，這種改變拓寬了球墨鑄鐵的應(yīng)用范圍。本文介紹了銅在球鐵中的加入工藝及其對組織和性能的影響。

用定向凝固技術(shù)究研了單一稀土元素la對鑄鐵石墨形態(tài)的影響,發(fā)現(xiàn)隨著加la量的增加,石墨形態(tài)從片狀變到蠕蟲狀、球狀;加入反球化劑al,可使蠕蟲狀石墨范圍擴(kuò)大。

介紹了國內(nèi)相關(guān)的低溫高韌性球鐵的標(biāo)準(zhǔn),探討了化學(xué)成分、鑄造工藝和顯微組織對鑄態(tài)球墨鑄鐵低溫韌性的影響,研究確定了鑄態(tài)低溫韌性球墨鑄鐵的成分和鑄造工藝,生產(chǎn)出符合風(fēng)電行業(yè)和其他低溫環(huán)境條件下使用的球墨鑄鐵件。