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大断面球墨铸铁件的质量控制措施

作者:李小娟 付永晟 时胜利  来源:西安理工大学材料科学与工程学院 
评论: 更新日期:2014年07月12日

      2)Si  硅一方面具有促进石墨化、提高铁索体含量的作用,另一方面又有促进球化衰退、导致低温脆性、促进碎块状石墨形成的作用。多数研究认为厚大断面球铁中,硅量应限制在1.8%一2.2%。
      3)Mn  锰是促进碳化物形成元素且易产生偏析,尤其是在厚大断面中,偏析非常严重,富集在晶界上,降低厚大断面的机械性能,须加控制。一般在厚大断面球铁中锰量应控制在0.1%~0.4%,铁素体球墨铸铁取下限,珠光体球墨铸铁取上限。
      4)P  磷易产生偏析,形成磷共晶,引起铸件的脆性,降低韧性,因而其含量应越低越好,最好在0.02%以下。
      5)S硫是公认的有害元素,应尽量低。需要采取一定的铁液预脱硫措施来降低铁液的含硫量。但也有研究表明,为保证球化良好,原铁液w(s)不宜过低。
      6)Mg和RE  镁和稀土都属球化元素。镁是主要的球化元素,过量出现白口,在保证球化质量的前提下,应控制残留余量在0.08%以下,一般取0.044%一0.06%;稀土具有和镁一样的球化能力,同时还具有脱氧、去硫、除气,中和球化干扰元素铅、钦、啼、锑、秘等的作用,净化铁水,促进石墨化。残余量过高会引起白口化,恶化石墨形状,一般控制在0.025%以下。
      3  添加微量合金元素
      大量的研究表明,在大断面球铁中,与稀土元素按一定比率加人铋、锑,可有效地改善石墨形态,增加石墨球数,减少或消除大断面球铁铸件心部的变异石墨,改善球铁性能。
      1)Bi  众多文献认为:微量铋和适量的稀土合理搭配,能显著提高大断面球铁球化率,增加石墨球数。一项研究表明,加入0.002%Bi并采用型内孕育处理,可显著增加石墨球数。另外,文献介绍,大断面球铁中,加入0.005%Bi可有效地细化石墨、提高球化率和石墨球数,改善球化级别,防止和减少异形石墨的形成。加Bi后球铁基体中铁素体量增多,因此可用于生产以铁素体基体为主的高韧性球铁铸件。
      2)Sb  大断面球铁中,锑对球化率和石墨球数的影响与铋相同。有研究证明,向铁水中加入质量分数为(20×10-6--50×10-6)的Sb,即使w(si)高达2.5%也不会出现碎块状石墨。与铋不同的是,锑强烈促使基体中形成珠光体。加入微量锑后,基体中珠光体量大幅增多,强度、硬度明显增加。因此可用在以珠光体基体为主的高强度球铁铸件的生产中。
      4  合适的球化处理和孕育处理
      适用于大断面球铁的球化剂与通常使用的球化剂没有什么本质上的区别。文献认为,处理大断面球墨铸铁的球化剂加入量应较普通球墨铸铁多,但这将带来一些副作用。球化剂中需加入有生核及抗衰退的微量元素。重稀土球化能力较轻稀土强,抗衰退能力强,但比使用轻稀土成本要高一些,根据我国原材料资源条件及熔炼条件来看,采用轻、重稀土并用是合理的选择。但如果对材质要求不是特别高时,单独合理使用普通稀土球化剂也可以满足要求。例如,一汽无锡柴油机厂,在高质量注塑机模板类厚大断面球铁件生产实验中,采用轻稀土加锑球化剂,取得了良好的效果。球化处理时要控制起爆时间、反应速度和反应时间。球化处理采用冲人法,是简便、灵活且最经济的方法,国外也广泛采用。
      合理的孕育处理是增加石墨球数的重要而有效的途径,因此当前球铁生产中十分重视瞬时孕育技术的开发。孕育剂的选择应与相应的球化剂配合。孕育剂中也应有抗衰退元素。据文献介绍,锶、钡的加入对加强孕育、减缓球化衰退的作用较大,长效孕育剂适用于厚大件。一般认为,多级大剂量孕育有利于提高普通球墨铸铁质量,但文献认为,多级大剂量孕育不仅不能消除碎块状石墨,反而助长了碎块状石墨的产生。近年来的发展趋势是减少孕育量,减少孕育次数,孕育时间尽量短(即瞬时孕育)。孕育方法则应以最临近浇注为原则,采用型内孕育、浇口杯孕育丝孕育以及随流孕育效果最佳。此外,要采取合理的浇注工艺,铁液进入铸型应平稳充满,浇注温度不宜太高。
      大断面球铁的凝固结晶特点对其铸造工艺提出了独特的要求,要想获得到尺寸精确、内部致密、球化良好、石墨及晶粒细化的大断面铸件,在已有质量控制措施的基础上,还需进行不断探讨
   

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