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高強度灰鑄鐵生產 有4種工藝供你選

發表時間:2015年05月07日【

 近年來,很多單位研究並發展了適應具體生產條件和不同鑄件要求(包括薄壁高強度灰鑄鐵件)的高強度灰鐵的生產方法,歸納起來,有以下四種。

 

  一種

 

  強化孕育鑄鐵爐料中加入較多的廢鋼,采用鑄造焦,以得到出爐溫度大於1500℃和高碳當量的鐵水,用孕育劑強化孕育從而得到高強度灰鑄鐵。過去生產孕育鑄鐵依靠加入較多廢鋼,降低碳量來提高強度,但這種方法工藝性能不好,白口傾向大,尤其是對薄壁鑄件(小壁厚3~10mm)。近代高強度孕育鑄鐵不用這種方法,靠孕育劑來強化孕育,提高性能。一般的方法是:碳當量在3.9~4.1左右,溫度1480℃左右,要求鐵水氧化少,采用Si-Ca、Cr-Si-Ca、RE-Ca-Ba、Si-Ca、Si-Fe複合、稀土複合等孕育劑,進行孕處理。例如某廠5t衝天爐,利用鑄造焦,爐料中加入40以上廢鋼,總焦比為7時,鐵水溫度1520~1540℃,爐渣中氧化鐵含量低(1.8~3.0)。經特種孕育劑孕育處理,當碳當量為4.28時,試棒抗拉強度可達250MPa,相對強度RG=1.28,229HBW,珠光體含量大於98。又如某單位通過提高鐵水過熱溫度,然後采用RE-Ca-Ba孕育劑對鐵水進行孕育處理,燒注一批缸蓋鑄件,當碳當量為3.9~4.05時,抗拉強度285~304MPa,相對強度RG=1.1~1.21,石墨形態好,加工後水壓試驗沒發現縮鬆和漏水現象。

 

  二種

 

  合成鑄鐵。所謂合成鑄鐵工藝,就是用感應電爐熔煉,爐料中用50以上的廢鋼,其餘為回爐鐵和鐵屑,經增碳處理得到的鐵液。

  這種方法的優點是:

  (1)爐料采用大量廢鋼,不用生鐵,降低了鑄鐵成本;

  (2)可獲得含磷量低的鐵水,減少磷量對缸體、缸蓋等薄壁高強度灰鐵縮鬆和滲漏缺陷的影響;

  (3)可避免生鐵遺傳性影響,鑄鐵石墨形態好,珠光體含量高,力學性能好,在同樣碳當量時強度可比衝天爐鑄鐵提高1~2個牌號。

  

  我國某汽車廠利用合成鑄鐵工藝熔煉高強度灰鑄鐵生產缸體,效果很好,生產結果表明:

  (1)采用合成鑄鐵熔煉工藝澆注的缸體力學性能高,當碳當量為4.0時,抗拉強度大於250MPa,比衝天爐熔煉提高一個牌號;

  (2)鐵水斷麵敏感性小,缸體不同厚度斷麵及階梯試塊斷麵硬度分布均勻;

  (3)鑄鐵含磷量低,含雜質少,克服鑄件滲漏缺陷;

  (4)成本低;

  (5)熔煉工藝簡單易行,容易撐握。

 

  三種

 

  低合金化孕育鑄鐵調整原鐵水的化學成份使其達到較高碳當量,在爐內(或包內)加入少量鉻、銅、鉬等合金元素,獲得高溫低合金化鐵水,再經孕育處理,得到石墨細小、珠光體含量高、片間距小的組織,從而獲得高強度鑄鐵。用這種方法生產高強度灰鑄鐵,國外用得較廣泛,效果比較穩定,合金元素多是Cu,Cr、Mo、Ni等。其大優點是可使缸體、缸蓋薄壁部分的基體組織得到95以上珠光體,硬度差小。我國某些單位用0.3~0.7Cr,瞬時孕育,控製鉻/矽比值,解決了缸體、缸蓋的生產問題。

 

  四種

 

  調整鑄鐵常規化學成份及比例,獲得高強度、低應力灰鑄鐵在碳當量保持不變的情況下,適當提高Si/C比值是提高機床鑄件強度和剛度重要途經之一。北京機床研究所等單位在這方麵作了係統的研究工作,他們認為:通過調整化學成份,特別是改變矽/碳比值,使Si/C在0.5~0.9,再加上適當的孕育和合金化,可以獲得具有良好綜合性能的高強度灰鑄鐵件。

  

  有關矽/碳比值的規律是:

  (1)在相同碳當量下,Si/C比值高,抗拉強度可提高30~60MPa,相對強度高,相對硬度低,彈性性能好;

  (2)在相同碳當量下,Si/C比值增加,殘餘應力有除低趨勢,應力傾向也較小;

  (3)提高Si/C比值,白口傾向小,斷麵敏感性小,而對鐵水流動性,線收縮率無影響。

  調整錳、矽含量,使含MN量比含Si量高0.2~1.3以上,得到另一種高強度低應力鑄鐵。灰鑄鐵含MN在1.5~3.0範圍內,提高含Mn量,尤其是當Mn量大於Si量後,能細化共晶團,易於獲得D、E型石墨和細珠光體基體。另外,控製灰鑄鐵中Mn、Si差值和Mn的值,使Mn、Si差值在0~0.5,Mn大於2,還可以在灰鑄鐵中得到不同類型的硬化相。

  因此,控製Mn、、Si差值和Mn值,就能獲得力學性能高,硬度均勻,耐壓致密性好和耐磨性能好的高強度灰鑄鐵。

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