球墨铸件的注意事项
1.加入孕育剂进行孕育处理
2.球墨铸件流动性较差,收缩较大,因此需要较高的浇注温度及较大的浇注系统尺寸,合理应用冒口,冷铁,采用顺序凝固原则
3.进行热处理
4.严格要求化学成分,对原铁液要求的碳硅含量比灰铸铁高,降低球墨铸件中锰,磷,硫的含量
5.铁液出炉温度比灰铸铁高,以补偿球化,孕育处理时铁液温度的损失
6.进行球化处理,即往铁液中添加球化剂
球墨铸件的防腐直接关系到管道的长期的使用性和性,因此是衡量管网技术及运行状况的一个重要指标。因铸铁中存在石墨,球墨铸件中的石墨以球状形式存在,并不影响基体材料的力学和机械性能,但据10个典型城市结果显示,我国城镇供水管网静漏失率达到12~13%,远远超过了要求城市漏失率控制在6%以下的标准,所以管道防腐一直是我们当前一个热门的课题。
球墨铸件用于汽车构件生产与球化孕育处理
一、球墨铸铁用于汽车构件生产
白口铁经长时间退火,其碳化铁转变为团絮状石墨,获得可锻铸铁。在球墨铸铁未发明以前,可锻铸铁是广为应用的一种材料,因此白口铸铁的生产也盛极一时。1997年美国可锻铁件的2/3属汽车工业所用,其中包括发动机连杆。
由于铁素体球铁的基体金相与可锻铸铁相同,而球铁件可以获得圆整度更高的石墨,并且强度比可锻铸件高,因此二汽在1965年筹建期,便大胆设想以稀土镁铁素体球铁取代可锻铸铁。这在我国当时的汽车业中并无实践先例,曾引起很大疑虑和争论。当时产品的设计图纸采取了灵活措施,许多种零件的材料定为KT35一10可锻铸铁或QT40一10球墨铸铁,在工艺设备选用上只略减退火炉台数,而保留增加炉数的车间面积。二汽铸造二厂经多年技术开发,到1985年每车近半吨的零件,已采用铁素体球铁制造。经汽车长期行驶考验,证明其中大部分还可以铸态应用,完全省去了退火工序。只有占6%总重的薄壁小铸件,由于浇泪括冷却速度快,难以完全避免白口的生成,仍保留可锻铸铁牌号。
二汽20世纪60年代中期在汽车上开发铁素体球铁件是与世界趋势一致的。例如,我国川汽20世纪60年代初从法国引进技术的贝利埃重型车系列时其后桥壳采用铸钢件,但当1980年二汽组团去法国访问时,发现该系列车后桥壳已成为铁素体球铁件。20世纪80年代初,德国奔驰厂与MAN厂宣传其共同开发的后桥壳是锻造的半壳,采用电子束焊成一体,但德国MAN厂在总装配线上发现其多品种重型卡车的各种后桥壳都为球墨铸件。由此可见,国际汽车业的汽车底盘承受力大的后桥壳已纷纷以铁素体球铁件取代了铸钢件或锻钢件。20世纪90年代二汽从法国雪铁龙公司引进富康轿车时发现,最重要的保安件前轮转向节是铁素体球铁件。对该铸件有极严格的质量要求,包括设专用无损探伤自动化检测线对球墨铸铁件进行100%的三项检测:电涡流测定硬度、磁力探查表面无裂纹和声波测球化率。日本本田雅阁轿车转向节也有采用球铁材质的报导。
曾为我国可锻铸铁较大产家的第一汽车集团公司在20世纪80年代进行产品换型升级时,毅然将年产数万吨的可锻铸铁车间改造为铁素体球铁生产线,放弃了可锻铸铁件的生产。
二、球铁球化孕育处理发展
多年来,许多工程师和研究人员都在研究一种提高铸铁球化和孕育效果的办法。薄壁球墨铸铁和厚壁球墨铸铁的球化方法和孕育处理工艺受到较大的重视。型内孕育由于孕育剂在型内进行,铸件凝固时间短,球化和孕育的效果好,是目前球墨铸铁球化和孕育处理的新发展。这种工艺是在浇注系统中设计孕育处理室,把孕育剂直接放入型内反应室或者放入冒口颈、横浇道或铸件内浇口的上游型腔内进行处理,在充型过程中完成孕育处理,具有良好的球化和孕育效果。进行型内孕育时要注意的问题有,所加的合金必须完全溶解,而且要保证从浇注开始直到终了都具有适当的浓度均匀性;不允许将未溶的剩余合金带入铸件内部,同时浇注系统要设计集渣装置,防止反应熔渣进入铸件。为了满足这两个方面的基本要求,首先从孕育剂的物理形状出发,合金的物理形状有:单一块状、松散粒状、密集粒状或根据需要而具有的特殊形状;一般国外采用单一块状合金的孕育剂,其尺寸设计应能保证在浇注终了时,孕育剂反应完全。型内孕育处理工艺的优点为处理过程反应平稳、孕育剂吸收率高、孕育衰退倾向较小。
稀土硅与球化剂同时添加后,普通孕育与型内孕育方法可以分别获得铸态薄壁新型高强度球墨铸铁件和Y型铸态高强度球墨铸铁件。利用高纯生铁(3.9%C(质量分数,下同)、0.01%Si、0.05%Mn、0.01%P、0.006%S)、电解铁、Fei-Si、Fe-Mn、S-Fe及纯铜,用10kHz,20kW的高频电炉溶制最终目标组成为3.7%C(质量分数,下同)、2.5%Si、1.0%Mn、0.02%P、0.012%S及1%~2.5%Cu的球墨铸铁原铁水;铁水温度1773K时用Fe-Si-Mg-RE(5.95%Mg(质量分数,下同)、2.35%RE)球化剂浇包法球化处理,考虑原铁水S含量RE目标值为0.05%,不足的RE量用RE-Si补充(其中w(RE)=31.7%),与球化剂同时加入。球化反应后用质量分数为0.4%的Fe-Si进行孕育处理,在1673K时浇入!10mm试样铸型,用!10mm铸件加工为!6mm标准拉伸试样,进行拉伸试验。结果表明:w(Cu)=2.5%的试样抗拉强度超过1200MPa、伸长率3%、硬度310HB。获得与奥贝球墨铸铁相匹敌的铸态新型高强度、低硬度球墨铸铁。观察显微组织发现:其组织为无渗碳体析出的全珠光体基体上分布有球化良好的小球径石墨,而且珠光体很细化。分析认为:通过添加与原铁水中S量相对应的RE量,在铁水中形成充当石墨核心的硫化物,当石墨核心数增加到临界白口石墨球数以上时,石墨化作用抑制了渗碳体形成的同时,使锰、铜加入量提高成为可能;二者分布在珠光体基体上,锰促进珠光体中渗碳体形成,而铜阻碍固溶于奥氏体中的碳原子向石墨球扩散从而形成细化的珠光体基体,可以铸态获得高强度球墨铸铁。
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