高強(qiáng)度灰鑄鐵生產(chǎn)工藝

高強(qiáng)度灰鑄鐵生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)高強(qiáng)度灰鑄鐵件的工藝措施1、強(qiáng)化孕育鑄鐵:爐料中加入較多的廢鋼,采納優(yōu)質(zhì)鑄造焦,以得到出爐溫度大于1500℃和高碳當(dāng)量的鐵水,用高效孕育劑強(qiáng)化孕育從而得到高強(qiáng)度灰鑄鐵。

過去生產(chǎn)孕育鑄鐵依靠加入較多廢鋼,降低碳量來提高強(qiáng)度,但這種方法工藝性能不好,白口傾向大,尤其是對薄壁鑄件最小壁厚3~10。

近代高強(qiáng)度孕育鑄鐵不用這種方法,靠高效孕育劑來強(qiáng)化孕育,提高性能。

一般的方法是:~%左右,溫度1480℃左右,要求鐵水氧化少,采納-、--、--、-、-復(fù)合、稀土復(fù)合等高效孕育劑,進(jìn)行孕處理。

例如某廠5噸沖天爐,利用鑄造焦,爐料中加入40%以上廢鋼,總焦比為7時(shí),鐵水溫1520℃~1540℃,爐渣中氧化鐵含量低~%。

經(jīng)特種孕育劑孕育處理,%時(shí),試棒抗拉強(qiáng)度可達(dá)250,相對強(qiáng)度=,229,珠光體含量大于98%。

又如某單位通過提高鐵水過熱溫度,然后采納--孕育劑對鐵水進(jìn)行孕育處理,燒注一批缸蓋鑄件,~%時(shí),抗拉強(qiáng)度285~304,相對強(qiáng)度=~,石墨形態(tài)好,加工后水壓試驗(yàn)沒發(fā)覺縮松和漏水現(xiàn)象。

2、合成鑄鐵所謂合成鑄鐵工藝,就是用感應(yīng)電爐熔煉,爐料中用50%以上的廢鋼,其余為回爐鐵和鐵屑,經(jīng)增碳處理得到的鐵液。

這種方法的優(yōu)點(diǎn)是:1爐科采納大量廢鋼,不用生鐵,降低了鑄鐵成本;2可獲得含磷量低的鐵水,削減磷量對缸體、缸蓋等薄壁高強(qiáng)度灰鐵縮松和滲漏缺陷的影響;3可避開生鐵遺傳性影響,鑄鐵石墨形態(tài)好,珠光體含量高,機(jī)械性能好,在同樣當(dāng)量時(shí)強(qiáng)度可比沖天爐鑄鐵提高1~2個(gè)牌號。

利用合成鑄鐵工藝熔煉高強(qiáng)度灰鑄鐵生產(chǎn)缸體,效果很好,生產(chǎn)結(jié)果表明:1采納合成鑄鐵熔煉工藝澆注的缸體機(jī)械性能高,%時(shí),抗拉強(qiáng)度大于250,比沖天爐熔煉提高一個(gè)牌號;2鐵水?dāng)嗝婷舾行孕?缸體不同厚度斷面及階梯試塊斷面硬度分布勻稱;3鑄鐵含磷量低,含雜質(zhì)少,克服鑄件滲漏缺陷;4成本低;5熔煉工藝簡潔易行,簡單撐握。

3、低合金化孕育鑄鐵調(diào)整原鐵水的化學(xué)成份使其達(dá)到較高碳當(dāng)量,在爐內(nèi)或包內(nèi)加入少量鉻、銅、鉬等合金元素,獲得高溫低合金化鐵水,再經(jīng)孕育處理,得到石墨細(xì)小、珠光體含量高、片間距小的組織,從而獲得高強(qiáng)度鑄鐵。

用這種方法生產(chǎn)高強(qiáng)度灰鑄鐵,國外用得較廣泛,效果比較穩(wěn)定,合金元素多是,、、等。

其最大優(yōu)點(diǎn)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。

~%,瞬時(shí)孕育,掌握鉻硅比值,解決了缸體、缸蓋的生產(chǎn)問題。

4、調(diào)整鑄鐵常規(guī)化學(xué)成份及比例,獲得高強(qiáng)度、低應(yīng)力灰鑄鐵在碳當(dāng)量保持不變的狀況下,適當(dāng)提高比值是提高機(jī)床鑄件強(qiáng)度和剛度重要途經(jīng)之一。

通過調(diào)整化學(xué)成份,特殊是轉(zhuǎn)變硅碳比值,使~,再加上適當(dāng)?shù)脑杏秃辖鸹?可以獲得具有良好綜合性能的高強(qiáng)度灰鑄鐵件。

有關(guān)硅碳比值的規(guī)律是:1在相同碳當(dāng)量下,比值高,抗拉強(qiáng)度可提高30~60,相對強(qiáng)度高,相對硬度低,彈性性能好;2在相同碳當(dāng)量下,比值增加,殘余應(yīng)力有除低趨勢,應(yīng)力傾向也較小;3提高比值,白口傾向小,斷面敏感性小,而對鐵水流淌性,線收縮率無影響。

調(diào)整錳、硅含量,~%以上,得到另一種高強(qiáng)度低應(yīng)力鑄鐵。

~%范圍內(nèi),提高含量,尤其是當(dāng)量大于量后,能顯著細(xì)化共晶團(tuán),易于獲得、型石墨和細(xì)珠光體基體。

另外,掌握灰鑄鐵中、差值和的肯定值,使、差值在0~%,大于2%,還可以在灰鑄鐵中得到不同類型的硬化相。

因此,掌握、、差值和肯定值,就能獲得機(jī)械性能高,硬度勻稱,耐壓致密性好和耐磨性能好的高強(qiáng)度灰鑄鐵。

這種高錳灰鑄件在鄭州紡織機(jī)械廠以及機(jī)床、缸套、液壓件三個(gè)行業(yè)部分廠中生產(chǎn),取得較好的效果。

=+%為保證硫完全被錳結(jié)合。

如何減小高強(qiáng)度灰鑄鐵的收縮傾向高強(qiáng)度與收縮始終是一對沖突,生產(chǎn)高強(qiáng)度的鑄件,收縮傾向大,收縮問題假如不能很好解決,應(yīng)付產(chǎn)生大量的收縮廢品缺陷。

解決材料的收縮問題,總的原則是要有較高的碳硅當(dāng)量。

高碳硅當(dāng)量加合金化的工藝比低碳硅當(dāng)量少加合金的工藝收縮傾向小,因此,應(yīng)當(dāng)在選擇高碳硅量前提下,開發(fā)提高性能的新技術(shù)削減收縮詳細(xì)的措施可以從以下方面考慮:⑴促進(jìn)石墨化的工藝措施是削減鐵液收縮的最好措施。

電爐熔煉:增碳技術(shù)的應(yīng)用是解決鐵液收縮的關(guān)鍵技術(shù)。

由于鐵液凝固過程中的石墨析出產(chǎn)生石墨化膨脹作用,良好的石墨化會(huì)削減鐵液的收縮傾向,因此,增碳技術(shù)是最好的工藝。

由于加入增碳劑提高了鐵液的石墨化力量,因此,采納全廢鋼熔煉加增碳劑的工藝,鐵液的收縮傾向反而更小。

這是特別重要的一個(gè)觀念轉(zhuǎn)變,傳統(tǒng)的觀念是認(rèn)為多加廢鋼會(huì)增大鐵液的收縮傾向,這樣我們就簡單走入一個(gè)誤區(qū),不情愿多用廢鋼,而喜愛多用一些生鐵。

多用生鐵的缺點(diǎn)是:生鐵中有很多粗大的過共晶石墨,這種粗大的石墨具有遺傳性,假如低溫熔煉,粗大的石墨難以消退,粗大的石墨從液態(tài)遺傳到了固態(tài),使凝固過程中原來由于石墨析出應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生的膨脹作用減弱,因此使鐵液凝固過程中的收縮傾向增大,粗大的石墨又必定降低了材料的性能。

因此,與用廢鋼增碳工藝相比,大量用生鐵的缺點(diǎn)就是:①強(qiáng)度性能低。

同樣成分做過對比試驗(yàn),性能低半個(gè)排號。

②收縮傾向大。

同樣條件下,比廢鋼增碳工藝收縮大。

對于電爐熔煉,增碳技術(shù)的核心是使用高品質(zhì)的增碳劑。

采納廢鋼增碳工藝,增碳劑就成為增碳工藝中最重要的環(huán)節(jié)。

增碳劑質(zhì)量的好壞打算了鐵液質(zhì)量的好壞,增碳工藝能否獲得好的石墨化效果,削減鐵液收縮,主要取決于增碳劑:①增碳劑肯定要選用經(jīng)過高溫石墨化處理的增碳劑。

只有經(jīng)過高溫石墨化處理,碳原子才能從原來的無序排列變成片狀排列,片狀石墨才能成為石墨形核的最好核心,促進(jìn)石墨化。

②好的增碳劑含硫都特別低,%是一個(gè)重要的指標(biāo)。

對于沖天爐熔煉:高溫熔煉是最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo),高溫熔煉可以有效消退生鐵粗大石墨的遺傳性。

高溫熔煉可以提高滲碳率,削減配料中的生鐵加入量。

以滲碳方式獲得的碳活性好,要比多加生鐵帶來的碳有更好的石墨化作用,反映在鑄件上,就是石墨的形態(tài)更好,分布更勻稱。

石墨的形態(tài)好,就會(huì)提高材料的性能,包括切削性能,而石墨化效果好,就能削減鐵液的收縮傾向。

⑵提高原鐵液的硅量,掌握孕育量。

灰鑄鐵中的硅一部分是原鐵液中的硅,一部分是孕育帶入的硅。

很多人喜愛原鐵液中的硅低點(diǎn),然后用很大的孕育量孕育,這種做法并不科學(xué):大量的孕育是不行取的,這會(huì)增大收縮傾向。

孕育是為了增加結(jié)晶核心的數(shù)量,促進(jìn)石墨化,少量的孕育%~%就可以達(dá)到這個(gè)目的。

從工藝掌握來說,孕育量應(yīng)當(dāng)相應(yīng)穩(wěn)定,不能有過大的變化。

這就要求原鐵液的硅量也要相應(yīng)穩(wěn)定。

提高原鐵液的硅量,既可以削減白口和收縮傾向,又能發(fā)揮硅固溶強(qiáng)化基體的作用,性能反而不降低。

目前比較科學(xué)的做法是提高灰鑄鐵原鐵液的含硅量,%左右,這樣可以發(fā)揮硅的固溶強(qiáng)化作用,對提高強(qiáng)度有利,也對削減鑄件收縮有利。

⑶合金化的方法對鐵液收縮有很大影響。

合金化能有效提高鑄鐵的性能,我們常用的合金元素是鉻、鉬、銅、錫、鎳。

鉻:鉻能有效地提高灰鑄鐵的性能,隨著加入量的增加,性能會(huì)始終提高。

鉻的白口傾向比較大,這是大家最顧忌的問題。

加入量太大,會(huì)消失碳化物。

至于鉻量的上限如何掌握,不同的加鉻工藝,上限有所不同,假如鉻加入到原鐵液中,%,提高原鐵液中的鉻量會(huì)使鐵液白口傾向和收縮傾向加大,特別有害。

另一種加鉻的工藝不是提高原鐵液鉻,而是將鉻加入到鐵液包中,用沖入法沖入,這種工藝會(huì)大大削減鐵液的白口和收縮傾向,同前一種工藝相比,同樣的鉻量,白口和收縮傾向會(huì)削減一半以上,這種加鉻方式,%。

鉬:鉬的特性與鉻特別相像,不再作詳細(xì)描述。

由于鉬的價(jià)格昂貴,加鉬會(huì)大幅度增加成本。

因此,應(yīng)盡可能少加鉬,多加一些鉻。

用沖入法加鉻、加鉬是削減合金化收縮的有效措施。

⑷鐵液澆注溫度對收縮的影響。

溫度高鐵液收縮傾向大,這是大家都有的閱歷。

要掌握澆注溫度在合理的范圍內(nèi)是特別重要的,澆注溫度假如高于工藝規(guī)定的合理的溫度20~30℃,收縮傾向就會(huì)大幅增加。

生產(chǎn)中要留意這樣一種現(xiàn)象,沒有自動(dòng)保溫功能的電爐,可能會(huì)使鐵液溫度上升,第一包鐵液的澆注溫度會(huì)低一些,隨后溫度會(huì)越來越高,假如不加以掌握,就有可能產(chǎn)生收縮廢品。

生產(chǎn)中第一包鐵液要燙包,燙好的包再用,而且第一包鐵液澆注溫度要掌握在下限,不要在上限,防止溫度不斷上升。

電爐熔煉掌握好澆注溫度,是防止鑄件產(chǎn)生收縮廢品的關(guān)鍵措施。

⑸鐵液氧化傾向不容忽視:氧化大、收縮大。

鐵液氧化傾向大是特別有害的