熱型連鑄近終形法鑄造bfe30-1-1白銅管

熱型連鑄近終形法鑄造bfe30-1-1白銅管

bf30-1-1白銅具有良好的耐腐蝕性、耐腐蝕性和抗微生物生長性。廣泛應(yīng)用于發(fā)電站，尤其是沿海電廠、內(nèi)陸含鹽量高、含堿量高的火力壓力電站和船艙。作為制造隔離器的管道。目前主要采用半連鑄鑄錠、擠壓穿孔、拉拔的生產(chǎn)工藝。由于該材料含Ni高達(dá)30%,導(dǎo)熱性差,凝固溫度范圍達(dá)66℃,鑄錠容易產(chǎn)生熱裂、縮孔、縮松、偏析等缺陷,影響材料的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。熱型連鑄是一種近終形連鑄新工藝,它具有定向凝固的特點(diǎn),能有效消除縮松、偏析等缺陷,賦予材料高強(qiáng)度、高韌性,提高耐腐蝕性。熱型連鑄的另一特點(diǎn)是鑄件與鑄型的摩擦力很小,可以鑄出薄壁的管坯實(shí)現(xiàn)終形、近終形連鑄。另一方面,薄壁鑄件有利于減少鑄造缺陷和偏析,提高性能。作者已采用水平式熱型連鑄工藝(圖1)鑄得外徑10mm,壁厚2mm的白銅管坯。為便于檢測(cè)性能,本文用該工藝連鑄了準(zhǔn)8mm白銅桿,用于研究定向凝固白銅管的組織和性能。1試樣的檢測(cè)和腐蝕將用熱型連鑄成的準(zhǔn)8mm白銅桿加工成鑄態(tài)拉伸試樣和腐蝕試樣,另外還從某廠提供的準(zhǔn)130mm半連鑄白銅鑄錠中截取相關(guān)試樣進(jìn)行測(cè)試,以便比較。用菲利普XL30FEG場反射掃描電鏡作微區(qū)成分分析,以計(jì)算元素的晶內(nèi)偏析。用人工海水在室溫下作6個(gè)月全浸腐蝕試驗(yàn),每月?lián)Q人工海水一次。人工海水的配方如下(單位為g/L):2結(jié)果2.1次枝晶圓管鑄錠圖2(a)是熱型連鑄白銅桿的組織。一次枝晶沿軸向排列,可見具有典型的定向凝固特征。由于連鑄速度較慢(30mm/min),二次枝晶比較發(fā)達(dá),二次枝晶臂間距約30～45μm,組織致密,沒有氣孔、熱裂等缺陷。準(zhǔn)130mm半連鑄鑄錠的組織是無方向的粗大樹枝晶。(圖2b),二次枝晶臂間距100～120μm,鑄錠的橫截面上有嚴(yán)重的氣孔和縮松缺陷(氣孔缺陷可能是半連鑄過程中澆注的金屬液卷入氣體所致)。從顯微組織看熱型連鑄明顯優(yōu)于半連鑄。2.2管astm標(biāo)準(zhǔn)值熱型連鑄鑄態(tài)試樣的拉伸試驗(yàn)結(jié)果見表1,表中的標(biāo)準(zhǔn)值為白銅管ASTM標(biāo)準(zhǔn)值。與標(biāo)準(zhǔn)值相比,熱型連鑄的抗拉強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)值低約50MPa,而伸長率比標(biāo)準(zhǔn)值大得多。這表明熱型連鑄白銅管具有優(yōu)良的塑性。經(jīng)塑性加工后的加工硬化將會(huì)使強(qiáng)度提高。2.3準(zhǔn)8mm及半連鑄的準(zhǔn)13mm鑄錠的ni、fe、mn濃度分布在垂直于一次枝晶軸的截面,從枝晶中心到枝晶間取點(diǎn)作成分分析,取點(diǎn)位置如圖3所示。用偏析比表示偏析程度。顯然,SR越接近1,表示偏析程度越小。熱型連鑄準(zhǔn)4mm、準(zhǔn)8mm及半連鑄的準(zhǔn)130mm鑄錠的Ni、Fe、Mn濃度分布見圖4、圖5、圖6,偏析比見表2?？梢姸ㄏ蚰檀蟠鬁p輕了偏析,利于提高合金的耐腐蝕性能。本試驗(yàn)中熔煉用坩堝、金屬液流道、鑄型等均用石墨制成。由于合金中含Ni、Mn,使石墨鑄型的C溶入合金液中,含C量達(dá)0.15%時(shí),Mn與C的結(jié)合力較強(qiáng),凝固后期,大量的Mn以碳化物形式存在于枝晶間,造成枝晶間的Mn含量比枝晶內(nèi)的高。所以雖然Mn是正偏析元素,但由于C的影響,枝晶間的Mn仍比枝晶內(nèi)的高,增碳將降低耐腐蝕性。2.4熱型連鑄鑄桿橫截面腐蝕試樣經(jīng)800#水砂紙磨光后放置在聚乙烯支架上,在人工海水中進(jìn)行腐蝕試驗(yàn),結(jié)果見表3。試樣1～4為130mm半連鑄鑄錠試樣,試樣5、6為準(zhǔn)8mm熱型連鑄鑄桿縱截面試樣,試樣7、8為8mm熱型連鑄鑄桿橫截面試樣。試驗(yàn)結(jié)果表明,熱型連鑄縱截面試樣的腐蝕失重只有半連鑄試樣的一半,但橫截面試樣的腐蝕失重卻大于半連鑄試樣。對(duì)腐蝕試樣的掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn),130mm試樣的腐蝕發(fā)生在晶間的縮松位置,腐蝕坑呈深黑色,表明坑的深度較大,晶內(nèi)腐蝕較少,見圖7(b)。而熱型連鑄鑄桿的橫截面試樣腐蝕面積較大,附近未見有縮松和雜質(zhì),從灰色形貌可判斷腐蝕坑較淺。腐蝕發(fā)生在晶界位置,由于熱型連鑄試樣晶粒細(xì)密、晶界面積大,因此腐蝕較嚴(yán)重。可見晶粒粗大,有助于提高耐腐蝕性。4抗腐蝕能力下降原因分析熱型連鑄法使BFe30-1-1白銅管獲得定向凝固組織,有效地消除縮孔、縮松和熱裂等缺陷,大大提高塑性,減輕元素偏析,提高抗海水腐蝕能力。但在垂直于枝晶主干的截面,抗腐蝕能力降低,原因有待進(jìn)一步研究。NaCl:24.53KBr:0.101H3BO:0.027