生产高强度灰铸铁件的工艺措施.docx
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1、1、强化孕育铸铁:炉料中加入较多的废钢,采用优质铸造焦,以得到出炉温度大于1500oc 和高碳当量的铁水,用高效孕育剂强化孕育从而得到高强度灰铸铁。过去 生产孕育铸铁依靠加入较多废钢,降低碳量来提高强度,但这种方法工艺 性能不好,白口倾向大,尤其是对薄壁铸件(最小壁厚310mm )。近代 高强度孕育铸铁不用这种方法,靠高效孕育剂来强化孕育,提高性能。一 般的方法是:碳当量在3.94.1%左右,温度1480。C左右,要求铁水氧化 少,采用 Si-Ca、Cr-Si-Cax Re-Ca-Bax Si-Cas Si-Fe 复合、稀土复合等 高效孕育剂,进行孕处理。例如某厂5吨冲天炉,利用铸造焦,炉料中
2、加 入40%以上废钢,总焦比为7时,铁水温1520oC-1540oC l炉渣中氧化 铁含量低(l83.0% ) o经特种孕育剂孕育处理,当碳当量为4.28%时, 试棒抗拉强度可达250MPa ,相对强度RG = 1.28 , HB229 ,珠光体含量大 于98%又如某单位通过提高铁水过热温度,然后采用Re-Ca-Ba孕育剂 对铁水进行孕育处理,烧注一批缸盖铸件,当碳当量为3.94.05%时,抗 拉强度285304MPa ,相对强度RG = 1.11.21 ,石墨形态好,加工后水 压试验没发现缩松和漏水现象。2、合成铸铁所谓合成铸铁工艺,就是用感应电炉熔炼,炉料中用50%以上的废 钢,其余为回炉
3、铁和铁屑,经增碳处理得到的铁液。这种方法的优点是:(1)炉科采用大量废钢,不用生铁,降低了铸铁成本;(2)可获得含磷量低的铁水,减少磷量对缸体、缸盖等薄壁高强度灰铁缩松和渗漏缺陷的 影响;(3)可避免生铁遗传性影响,铸铁石墨形态好,珠光体含量高,机 械性能好,在同样当量时强度可比冲天炉铸铁提高12个牌号。利用合成铸铁工艺熔炼高强度灰铸铁生产缸体,效果很好,生产结果表明:(1 )采用合成铸铁熔炼工艺浇注的缸体机械性能高,当碳当量为4.0%时, 抗拉强度大于250MPa ,比冲天炉熔炼提高一个牌号;(2 )铁水断面敏感性小,缸体不同厚度断面及阶梯试块断面硬度分布均匀; (3)铸铁含磷量低,含杂质少
4、,克服铸件渗漏缺陷;(4)成本低;(5 ) 熔炼工艺简单易行,容易撑握。3、低合金化孕育铸铁调整原铁水的化学成份使其达到较高碳当量,在炉内(或包内)加入 少量铝、铜、铝等合金元素,获得高温低合金化铁水,再经孕育处理,得 到石墨细小、珠光体含量高、片间距小的组织,从而获得高强度铸铁。用 这种方法生产高强度灰铸铁,国外用得较广泛,效果比较稳定,合金元素 多是CU ,Cr、Mo、Ni等。其最大优点是可使缸体、缸盖薄壁部分的基体 组织得到95%以上珠光体,硬度差小。某些单位用0.30.7%Cr,瞬时孕育,控制铝/硅比值,解决了缸体、 缸盖的生产问题。4、调整铸铁常规化学成份及比例,获得高强度、低应力灰
5、铸铁在碳当量 保持不变的情况下,适当提高Si/C比值是提高机床铸件强度和刚度重要途 经之一。通过调整化学成份,特别是改变硅/碳比值,使Si/C在0.50.9 ,再加上适当的孕育和合金化,可以获得具有良好综合性能的高强度灰铸铁件。有关硅/碳比值的规律是:(1)在相同碳当量下,Si/c比值高,抗拉强度可提高3060MPa ,相对 强度高,相对硬度低,弹性性能好;(2 )在相同碳当量下,Si/C比值增加,残余应力有除低趋势,应力倾向也 较小;(3 )提高Si/C比值,白口倾向小,断面敏感性小,而对铁水流动性,线 收缩率无影响。调整镒、硅含量,使含Mn量比含Si量高0.21.3%以上,得到另 一种高强
6、度低应力铸铁。灰铸铁含Mn在1.53.0%范围内提高含Mn量, 尤其是当Mn量大于Si量后,能显著细化共晶团,易于获得D、E型石墨 和细珠光体基体。另外,控制灰铸铁中Mn. Si差值和Mn的绝对值,使 Mn. Si差值在00.5% , Mn大于2% ,还可以在灰铸铁中得到不同类型 的硬化相。因此,控制Mn、Si差值和Mn绝对值,就能获得机械性能 高,硬度均匀,耐压致密性好和耐磨性能好的高强度灰铸铁。这种高镒灰 铸件在郑州纺织机械厂以及机床、缸套、液压件三个行业部分厂中生产, 取得较好的效果。Mn = 1.7S + 0.3% (为保证硫完全被镒结合)。如何减小高强度灰铸铁的收缩倾向高强度与收缩一
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