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提高球墨铸铁材质的铁素体含量[铸造][铸造厂][铸件][不锈钢][锈钢][大型铸钢件][大型泵阀][大型铸造厂][渣浆泵]

来源:未知 佚名 2018-07-12 浏览
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  研究表明不同温度下不同基体组织对低温冲击韧性有较大的影响,塑性较高的铁素体球铁能获得较高的冲击韧性指标

  4.1.1 化学成份

  降低促进或稳定珠光体形成元素如:Mn、V、Zr、Nb、Ti、Cr、Mo、W、Cu、Pb、Sb 等元素,其中值 得一提的两个元素,一个是锰,它对球墨铸铁的冲击韧性和脆性转变温度都有特别不利的影响,每提高 0.1% 的锰含量,球铁的脆性转变温度提高 10℃~12℃,所以,尽量选择低锰生铁和废钢作为原材料;另一个元素 是 Cu,他虽然是中性元素,提高珠光体含量的作用不明显,但是,随着含 Cu 量的增加,球墨铸铁的脆性转 变温度升高,并且冲击韧度也下降。

  适量提高铁素体形成元素,如:C、Si、Ca、Ba、Al、Bi 等元素,其中值得一提的是 Si 元素,众所周知, Si 是强烈促进石墨化元素,有利于提高铁素体含量,但 Si 量增加,冲击韧性明显下降,Si 含量每提高 01.% 脆性转变温度就提高 5.5℃~6℃,含 Si 量在 4%左右的球墨铸铁,虽具有全部的铁素体基体,但脆性很大, 就是常温下也难于在有冲击载荷的条件下使用,因此,具有低温冲击性能要求的球铁中 Si 含量一般控制在 1.6~2.0%。

  4.1.2 降低铸件随型冷却速度

  一定成份的球铁,改变其共晶阶段冷却速度,可在较大范围内改变其基体组织,也就是说铸件随型冷却速度愈慢,其基体组织中铁素体含量愈高,铸件越厚,冷却速度越慢,铁素体含量越高。但应防止出现晶粒及石墨球粗大;造型材料不同,导热能力不同,导致随型铸件冷却速度也不同,应选用干型砂或树脂砂等导热较慢的造型材料,同时应适当放宽铸型厚度(俗称加大吃砂量),尽量减少或不用冷铁,对于薄壁件来说,适当提高浇铸温度的措施来减缓铸件冷却速度,尽量延长开箱时间,有条件的可将随型铸件集中摆放,减缓散热。

  4.1.3 热处理

  从图4、图 5 可看出,通过热处理工艺后,提高了铁素体含量,延伸率、冲击韧性都得到了较大幅度的提高,通过退火处理部分元素在高温下能得以扩散,铸件基体组织的晶格变细、晶粒细化,铁素体量和性能得以稳定提高。同时,通过热处理的方法,可适当放宽对原辅材料中部分元素的苛刻要求。对于达不到要求的或中小铸件可通过热处理的措施来祢补。

  4.2 细化晶粒、增加共晶团数量

  随着材料晶粒尺寸的增大,材料的断裂应力显着降低,当晶粒尺寸大于某一临界尺寸时,既出现脆性断裂,细化及减小晶粒尺寸可降低脆性转变温度,从而提高球墨铸铁低温冲击韧性指标。

  4.2.1 合成铸铁熔炼工艺

  采用废钢和回炉球铁作为主要原料,采用石墨增 C,硅铁或碳化硅增 Si 的方式熔炼球铁铁液。由于 C、 Si 的熔点比铁液的温度高,主要是靠扩散溶解的方式进入铁液,在铁液中存在着大量的[C]的微晶,这种微晶 是先共析或共晶石墨很好的外来形核基底,有利于细化晶粒。

  4.2.2 多次孕育

  孕育的实质是脱氧、脱硫形成外来晶粒,其目的是增加石墨形核能力,细化晶粒,增加石墨球数量,增加铁素体含量,经过三次孕育,尤其是浇铸过程中采用 0.3~1mm 的含 Ba 孕育剂进行瞬时孕育,孕育量虽 少,但孕育效果显着。

  4.3 净化铁液,减少晶粒内部、晶粒间的夹渣及夹杂物

  材料断裂往往是穿晶或沿晶断裂,材料晶粒内部或晶粒间有夹杂或夹杂物,削弱了材料的键合力,在冲击载荷作用下,经常形成为裂纹源,或裂纹传播的途径,降低材料的耐低温冲击能力。

  4.3.1 铁液预处理

  4.3.1.1 脱氧、脱硫处理

  对于采用冲天炉--电路双联熔炼的厂家,可采取摇包方式冲入方式或气动脱硫方式进行脱硫,使原铁液 中的硫含量降至 0.02%一下,不过,现在用的脱硫剂大部分为 CaO 或 CaC2 成份,这种脱硫剂脱氧能力较 差,能适当辅助以一些脱氧元素如 Ca、Ba、Al 等元素就更好。对于采用电炉直接熔炼也有必要采取铁水的 脱氧、脱硫处理。

  4.3.1.2 铁液的过热及静置

  提高铁液熔炼温度,可以使原材料中带入的夹杂物,以及在熔炼过程中形成的夹渣及夹杂物上浮至铁液

  表面,尤其是对于采用废钢增碳工艺更要适当提高熔炼温度≥1500℃,增加保温时间,不然,碳不能完全溶 到铁液中,形成夹渣。对球化后的铁液进行 1~3min 的静置,有利于活泼金属如 Mg、Ba、Al、Fe 的氧化物 及硫化物上浮,从而净化铁液。

  4.3.1.3 多覆盖 勤扒渣

  多覆盖有利于熔炼过程,浇铸过程中减少铁液和空气的接触时间,降低铁液中的氧含量;勤扒渣,有利于聚集在熔炼过程或球化过程中形成的残存氧化物、硫化物,从而使铁--渣分离,保证进入型腔前的铁液得 到良好的净化。

  4.3.1.4 铁液过滤

  结合浇铸系统在型上或型内设置一个带有过滤器的集渣包,一是阻止固、液态渣的通过;二是有利于铁

  液平稳注入型腔,减少二次氧化渣的形成;三是在集渣包中上浮一些集渣物,尽量减少一次渣进入型腔。

  4.4 降低晶界偏析元素

  Mn、Sb、Sn、As、Ti 等元素为晶界偏析元素,应尽量降低其含量。

  4.5 降低氧化物、硫化物形成元素

  Ca、Ba、Al、Mg、稀土元素易形成氧化物、硫化物,应尽量降低其含量

  4.6 专用球化剂、孕育剂

  用于生产耐低温冲击球铁的球化剂、孕育剂应注意如下三原则

  一是:高的稳定的球化及孕育效果:这一方面取决于球化剂本身的成分稳定,主要元素如 Mg、Re、Ca、 Ba 等偏差范围应小于±0.3%;另一方面是铁水质量的稳定,如出铁温度,S、O 含量的稳定;再次就是操作 工艺的稳定,如出铁速度及除铁位置的控制,防止出铁过慢使铁水直冲球化剂。

  二是:较强的墨化能力,Mg、Re 是主要的球化元素,同时也是较强的白口形成元素。应以 Mg 为主, 辅以 Re 元素,同时合理搭配 Ca、Ba、Bi 等墨化能力较强的元素。

  三是:较低的形渣能力,一方面应尽量减少球化剂、孕育剂中的渣含量,如 MgO、稀土的氧化物及其他 的外来渣。同时,球化剂、孕育剂中的 Ca、Ba 含量要适中,因为它们具有较强的形渣能力。

  5.一对矛盾的化解

  球化剂、孕育剂中 Mg、Re、Ca、Ba 等元素的含量及其加入量与球化效果及低温冲击性能存在着一定 的矛盾,加入铁水中的 Mg、Re、Ca、Ba 等元素过量,会造成上述元素的残留铁水中的量偏高,其氧化、硫化渣较高势必影响冲击性能。但也不能因噎废食,上述元素过低也会影响球化效果及基体组织,达不到效果。应针对不同的铁水质量,铸件大小、形状、壁厚、浇注时间等条件选用恰到好处的专用球化剂、孕育剂及其配套工艺措施。

  6.结语

  总的来说,只要控制好铁水的冶金质量,控制适量的 C、Si、Mn、Ca、Ba、Re、等元素的含量,尽量降低其他元素的含量,选用特制球化剂、孕育剂及配套工艺,严格工艺过程,完善各项参数的检测手段。那么,稳定生产耐低温冲击球铁铸件并不是一件十分困难的事情。

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