铸态高韧性球墨铸铁的生产[1]

铸态高韧性球墨铸铁的生产彭显平王泽忠张光明(四川工程职业技术学院四川德阳,

,

,

6 180 00,

),

摘

要通过选择适当的化学成分严格执行各道工序的工艺规程及时解决生产中出现的问题生产出合格的,

:

铸态球墨铸铁:

。

关键词高韧性;球墨铸铁;球化;孕育;化学成分中图分类号:

T G 2 55

文献标识码

:

A

: 2文章编号 1 0 0 1 3 8 14 ( 0 0 6 0 9 0 0 3 5 0 3 )一

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铸态高强度球墨铸铁的生产可以通过合金化强化基体组织等措施而获得但是铸态高韧性球墨,

硅量不能过高特别是生产重型载重汽车零件原i铁水含 s量选择在. 2 6%一2 .

,

1 3%一1 5%.

.

,

i终 s量保持在

铸铁的生产由于废钢生铁和合金等原材料含有许多强化基体组织的合金元素导致球墨铸铁的伸长率大大下降其生产难度较大J

,

、

9%之间

。

(3 ),

接近共晶成分的碳当量可以提高铁水的,,

,

。

现将其生产高韧,

流动性集中缩孔倾向大易于补缩且能提高石墨

性球墨铸铁的情况介绍如下:主要产品是重型载重汽车零件如制动蹄制动底板等化学成分要求终5 1量< 2 9%.

化程度,

增加铁素体数量,、

。

但过高会引起石墨漂,。

,

、

浮因此其上限应以不出现石墨漂浮为原则下限以不出现自由渗碳体保证完全球化为准故选.择在 4 3%碎 7%之间.

,

铸铁牌号是 QT 4 5 0

一

10

或 QT 500. 2 0%;

一

7

,

基

:;体组织要求铁素体 ) 8%渗碳体< 0

磷共。

。

晶< 0% 1.

。

其力学性能要求为高强度和高韧性

(4 )锰能阻碍共析转变的石墨化增加稳定,、

1

化

学成分的选择) (1碳能增加石墨核心使石墨细化;减少白,

和细化珠光体有一部分溶人铁素体中提高强度

,

,

并降低韧性但容易形成碳化物增加结晶过程过冷倾向造成晶界偏析此时对韧性影响更大;若,,

,

,

口倾向

,

提高铁液流动性

。

其含量选择在,

. 3 5%一

原铁水中含 S量低 M n不再起到抵消 S的有害,

3 8%.

。

n作用之功能所有 M几乎全部发挥合金化作用,

,

i (2硅是强烈促进石墨化元素随着 S量增 )

增加白口倾向,,

,

故 M n高会降低铸态铁素体的含,,

加铸件的白口倾向减小铁素体数量增加特别是以孕育方式加人时其增加数量特别明显且能细化石墨使其分布均匀且能提高圆整度;硅能固,,,

,

,

,

量降低韧性因此 M h的含量越低越好实际生

产要求控制在<

0

.

5 3%以内,

。

(5磷是球铁中的有害元素极易偏析 ),

。

容易

溶于铁素体性。

,

使铁素体基体强化,

;

加人铁液中的,

在晶界上形成磷共晶组织,,

严重降低球铁的塑性,

i S能使石墨晶核大量增加一

细化共晶团提高韧,

和韧性特别是铸态高韧性球墨铸铁磷不仅使常温冲击韧度降低同时使脆性转变温度急剧提高、

但硅提高韧性脆性转变温度,

降低冲击韧”,,

,

性如果硅量过高室温下出现白脆现象因此收稿日期::

,

“

造成低温脆性;鳞的增高还会使球铁的缩孔缩松以及开裂 (冷裂 )倾向增加严重影响球铁的性能,,

20 0 5 1 1 1 7一一

作者简介彭显平 (1 9

63一

)男四川蓬溪人,,

,

副教授;p in g 2 0 2@ y a ) ( ho

必须严格控制要求其含量< 0% 0 7,.

。

: i电话: 0 83 8 3 0 1 3 0 5 8; E一 m il p x a

n

配。毗 n

(6硫含量高必然消耗较多的球化剂易形成 ),

热 5《加工工艺》 0年第 3卷第 0 2 6

9

期

较多硫化物的杂质影响球化造成皮下气孔严重影响球铁的性能的低终、,。

,

,

,

生产实践表明采用复合孕育和浮硅孕育效

,

,

故要求铁液中含 S量尽可能. 0

果很好铁水浇注到 2 5,

S

量控制在、

4 0%以下残

。

明显:

。

~

后球化孕育衰退仍不

动 R主要 e有脱硫去气净化铁液和球化等有利作用排除干,

7 ( )残留稀土 ( e R,

)和残留镁 (M g,

3

铸件生产质量情况笔者所在的企业稳定生产高韧性球

墨铸铁已,

扰元素的影响减少铸造缺陷稳定生产; M g主要

起球化作用

,

同时脱去原铁液中部分 S,,,

。

适量的

有几十年的历史从而体会到:要使巩万达到要

e R,

残

和 Mg

残,

能保证石墨球化良好提高球铁的强,,

求在保证球化良好的情况下基体组织中铁素体的含量孙 8% 0一、

,

,

度和伸长率但过高则使石墨形状恶化球化率下

碳化物+磷共晶<%时 3。

,

可达到

降且偏析严重降低塑性和韧性会增大白口倾向影响机械加工性能出现夹渣缩松皮下气孔等铸,、、

0 QT 5 0 1要求 4编号

o部分试块的检测结果见表 2

表 2部分试块的检测结果化学成分(% )Sil2

造缺陷因此高韧性球墨铸铁在保证球化合格的条件下尽可能降低 R eMg残残

,

,

力学性能S

金相组织

和

.< 0

6 0%同时应保证 M g,

g M

残残

,

即

e R残

残

司0% 4.

,

M.

n

几/ MP a 545557

占

(% )l3 15 l2 2 l5 5I7 7 l3

球化级别22

/

e R

大于 1

。

石墨铁素体大小% (、6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 66 80

2 730.

0 2600 230.

0 039.

80~

2

球化孕育处理工艺h我厂采用 3 T/多排小风。

3 600.

0 031.

85

3

2 800 3.

. 0 0 34 0 2900 290..

0 0 39 9.

559 537529

2 2 22

80 85

口热风酸性冲天炉

,

45

4 0.

0

. 0.

2 0

1

出铁温度在 1 4 0℃以上采用 1吨堤坝式浇包冲

2 590

0 0 17 . 0 . 0.

9080 0 80 0

人法进行球化处理

。

球化剂为 G B 4 13 8 8 4一一一,

的

67

2 74 0 3 430.

. 0 0 34 0 330.

3 0

2 7

558 583583

e F

i s Mg 8

E R

7

,

)孕育剂为硅钡复合孕育剂 (见表 l,

2 0

l4 4 l6 6 l5 5 l6l6

2 2 2 2 22

8 9 l0ll

及 7硅铁 (牌号为 G B 2 2 7 2 8的 F e i7 5 C )炉前 5 7 s检验合格后快速浇注控制浇注时间在 ZO n五n,

. 3 003 5002 790..

0 330.

0 03 3 0 0 10 0.

9085

0 3 10 00 28 0 3 10.

575540 548 565

. 4 0 02. 0

90

内防止球化孕育衰退

,

。

2 960 2 980.

.

2 0

3

0 990 8585

处理工艺牌号S i6 5 B a s

:

l2,

0 290.

0 02 6 0 02 5.

l2 l3 3l0 0

表 1硅钡复合孕育剂的化学成分 ( t分数% )质Ba4、6

l3 l4

3 010.

0 360.

575570

2 2一

Si 60~ 65.

Ca1 0~ 2 5 .

} 1。

Al . 0 5~ 1 5.

3

.

4 0

0

0 330.

0 02 1.

以下几点是稳定生产 Q T 5 0 1 0 4

球墨铸铁的

(l堤坝式浇包先出一包铁液烫包 ).

关键

:

. (2将铁液量的 1 7%一2 0%粒度 2 ) 0,

右的球化剂放人浇包堤坝的一侧. 0 2 5%粒度 1 0

,

上面均匀覆盖。

~

左

(l铁水温度:铁水温度

过高会使铁水翻腾过 )于剧烈 M g吸收率下降,,

且孕育效果衰退快造,

,

的干净球铁铁屑 (废砂也行 )并适当紧实3 (3出铁 2/ ),

~

的7 5,

硅铁再覆盖同牌号烘干30 0

,

成球化不良或衰退1 430一 1 450℃。

;

铁水温度过低又会导致铁水。

起爆迟缓甚至不反应时开,

因此铁水温度应控制在残、

铁液满过球化剂,

3始球化反应反应平稳后扒渣出剩余 1/铁液

~

2 ( )应严格控制

e R

Mg

残

的含量

。

同时在出铁槽中冲人,,,,

1 2%粒度

.

0 2

g k除渣脱硫剂 (食 .盐 )搅拌后扒渣在铁液表面覆盖 0 3%粒度为合孕育剂充分搅拌加入20~ 0 3 I、

~

的硅钡复

(3采用优质原材料并稳定材料来源严格 ),

,

控制硫的含量,,

。

硫主要是从炉料中带入因此炉料要分类堆放标记明确加强管理。

,

,

铸态球铁的生产关键在于强化孕育,

~

的硅钡复合孕育剂 (或稻草灰 ),

。

加料时称量要准确. .

,

。

在实际

最好选择含硅<%;磷< 1%;硫< 0%的生 2 0 0 5

生产中我们采用了三次孕育方法:即球化剂表面

铁

。

其吨位不小于 5吨以便保持球铁质量有一 0,。

初次孕育

,

扒渣后从出铁槽中冲人的硅钡复合孕。

个相对稳定期

育和在铁水表面采取的浮硅孕育

球铁废品及浇冒口

:

另行堆放并标明化学成

2热《加工工艺》 0 06年第 3卷第 9期 5

份由于它含硫在量均高、

,

0

.

2 0%左右当生铁和焦炭含硫,,

对含硫量偏高的土焦或生铁:,

,

必须采取炉内,,

球化不稳定时,

可用 9%的回炉料和 0,

脱硫的方法要适当增加石灰石和萤石用量前者增加渣中 C ao含量提高炉渣的碱度后者稀释

10%的废钢配比

. 5 . 7或含硫为 0 0%一 0 0%的生铁

及回炉料各 4%和废钢 10%的配比熔制原铁水 5以生产球铁:,。

渣的粘度促使铁水中的硫向渣中扩散转移脱硫过程是铁水下落时与具有一定碱度的炉渣相遇:,

,

。

废钢锈蚀严重和厚度<,

2

铁炉料以便减少氧化铁有利于去硫上述炉料块度均应小于1/ 3,

~

时不用作球。,

,

穿过炉渣进入炉缸在界面上与炉渣接触这时铁液中的硫向炉渣扩散至平衡。

,

,

,

通过改变炉渣的

炉堂内径

以免。

碱度,

,

促进渣相的离子反应] 1[。

,

提高硫在渣中的含。

棚料和降低平均熔化位置的高度影响铁水温度5

量达到排渣的目的

对于不合格的自配球化剂或合格但粒度小于加人量处理球铁水的球墨铸铁件。

(4 )加强工艺纪律的监督管理和执行

~

的合金应该另外放置采用 1 8%一2%的,,.

,

4

只能浇注砂箱和受力不复杂,

结论(1为确保铸态高韧性球墨铸铁 (Q T 4 5 0 1 ) ) 0一,

覆盖用的球墨铸铁铁屑中有巴氏合金引起球化不良故铁屑应要求纯净无锈蚀源。,,、

也会

的生产,.

铸态高韧性球墨铸铁化学成分 (质量分:

。

数% )应为0 07;S< 0 04.

3 6一3 8 C. .

;;

2 6~ 2.

.

9 5 1; M h0 04 5.

<

0 35; P感.

焦炭是炉料在熔化和过热时增硫的唯一来] l据资料介绍[焦炭中的硫有三种形式存在、,

;

e R

残<

0 0 36.

Mg

残<

。

:

(2 )球墨铸铁的机械性能与其金相组织有直

Z有机物 (主要是残S C S )

约占7% 0;,

;

硫化物

接的关系:

,

对于铸态高韧性球墨铸铁应使其金相. .

(C a S F e S等 )、、

,

占 25%一30%。

少量的硫酸盐、

组织为球化级别毛 2级;石墨大小>级且分布均 5 l匀;铁素体 ) 8%;渗碳体< 0%;磷共晶< 0% 0 2;

(C a S O 4 F e SO;等 )焦炭中的这些硫分一部分燃

烧和分解成

50

:

进入炉气。、

,

其它部分 (C a F s s e )

布氏硬度) (3,

1 6 0一2 1 0

。

进人炉渣或铁液、

在生产中采用复合孕育和浮硅孕育工艺。,

焦炭的含硫量愈高用量 (层焦用量和底焦用量 )愈多块度愈小气孔孔率愈大则增硫愈多、

是可行的效果良好

。

降

(4 )加强球铁生产管理选用优质生铁和合金

低铁水硫量的一个有效方法是使用低硫焦炭 (最好使用含硫量在,

等原材料

,

r防止从废钢中带人 C M o W C u V、、、

、

1 0%以下的焦炭 ).

。

使用高硫焦炭。

等反石墨化的合金元素工艺操作规程参考文献] l[.

,

严格执行球化孕育处理

。

时应配合采用低硫生铁才可降低铁水硫量,

,

对,

焦炭的使用原则是:熔化球铁料时底焦和层焦块

度控制大些 (1 0一2 0

又能保持熔化区域的高度以便稳定铁水的温度

~

)这样既能减少增硫,,。

:.

周继扬冲天炉问答[M l

北京:机械工业出版社 1% 9,

.

口

(上接第 3页 )残奥 4( ) 4

,

HR C )

8 5

,

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〕1 2

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m

,

。

19 9 4

.

所研制的双金属

复合锤头与高锰钢锤头,

] 4[] 5 l16]

刘清梅吴振卿关绍康等双金属复合锤头界面结合性能,,,

.

在同等工况下破碎炼焦用原煤锰钢锤头的 5倍参考文献Aneolo。

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.

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二

663 670,

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j ia 19 9 4 3 0 ( ): 5 8 7 5 9 1 l a 5

吴振卿关绍康刘清梅等算闭.

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