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球铁铸件是通过球化和孕育处理得到球状石墨,有效地提高了铸铁的机械性能,特别是提高了塑性和韧性,从而得到比碳钢还高的强度。
球铁铸件除铁外的化学成分通常为:含碳量3.0~4.0%,含硅量1.8~3.2%,含锰、磷、硫总量不超过3.0%和适量的稀土、镁等球化元素。
球铁铸件是20世纪五十年代发展起来的一种度铸铁材料,其综合性能接近于钢,正是基于其优异的性能,已成功地用于铸造一些受力复杂,强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”,主要指球墨铸铁。
球墨铸铁低温用铁素体原料选用及质量控制
【一】、低温用铁素体球墨铸铁原料选用
1、生铁
球铁用原材料一般要求低磷、低硫和较低的硅、锰。生产中选用的生铁是QT14生铁,其成分为:4.1%~4.3%C,1.3%~1.6%Si,0.2%~0.5%Mn,≤0.08%P,≤0.02%S。
2、球化剂和孕育剂
由于没有纯镁球化处理设施,为了保证球墨铸铁件质量,生产中选用了低稀土镁含量型球化剂。球化剂为金陵稀土材料厂生产的稀土镁硅铁,其成分为:2%~4%RE,7%~9%Mg,≤44%Si。球化处理中球化剂加入量为1.8%~2%。
低温用铁素体球墨铸铁要求终硅量尽可能地低,原先用孕育剂(75硅铁)孕育后含硅量较高,故生产中选用了金陵稀土材料厂生产的钡硅复合孕育剂,其成分为:≤45%Si,0.8%~2.0%Ca,4%~6%Ba,1%~2%Al。孕育剂加入总量为0.8%。
3、化学成分的确定
球墨铸铁的化学成分与它的组织、力学性能和铸造性能有很大的关系。原铁液的化学成分应符合“高碳、低硅、低锰、低硫和低磷”的原则。生产中碳控制在3.6%~3.9%范围内,以不致产生石墨飘浮为准。铁素体球墨铸铁随着温度的下降逐渐发生由韧性向脆性的转变,且硅能提高脆性转变温度,故低温用铁素体球墨铸铁应在满足石墨化的条件下,尽可能地控制较低的含硅量。原铁液含硅量控制在1.2%~1.6%,球化孕育处理后,含硅量控制在1.9%~2.5%。由于锰易偏析形成碳化物,影响力学性能,故其含量不易高,控制在0.2%~0.35%。磷、硫含量应尽可能地低,一般磷控制在0.07%以下,原铁液含硫量控制在0.08%以下,球化处理后含硫量不大于0.03%。
【二】、球墨铸铁的质量控制
球墨铸铁是工业上常用的重要金属材料之一,其在生产、生活中的应用也变得越来越广泛,铸造和冶金工业方面的研究人员对于球墨铸铁铸件的质量愈加关注。球墨铸铁在熔炼过程中需要进行球化处理和孕育处理等工艺流程,其中孕育处理工艺流程是影响球墨铸铁件质量的重要因素,因此,开展球墨铸铁孕育处理过程优化控制方能。
利用孕育处理优化控制系统对不同牌的球墨铸铁的生产过程进行应用试验。试验结果表明,经过本系统优化调控后的铁水状态适宜进行浇铸,孕育处理效果得到改善,组织中石墨球数量增多,铸件晶粒得到细化,铸件力学性能提高,废品率降低。
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