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球墨鑄鐵制造過程簡述

生活 更新时间:2025-02-23 11:13:06

球墨鑄鐵制造過程簡述?厚壁球墨鑄鐵件特點及其鑄造工藝分析,我來為大家科普一下關于球墨鑄鐵制造過程簡述?下面希望有你要的答案,我們一起來看看吧!

球墨鑄鐵制造過程簡述(厚壁球墨鑄鐵件特點及其鑄造工藝分析)1

球墨鑄鐵制造過程簡述

厚壁球墨鑄鐵件特點及其鑄造工藝分析

這裡談論的厚壁球墨鑄鐵件指壁厚超過50mm的鑄件。

厚壁球墨鑄鐵件鑄造過程中最顯著的特點是經過球化和孕育處理後的鐵水以非常緩慢的速度凝固和冷卻。有的鑄件需要上百小時才能結束凝固過程。在此期間,鑄件的組織和性能發生一些不同于一般球墨鑄鐵件的變化。其組織方面主要有以下的特點。

① 以鐵素體為主的基體組織。由于碳原子在冷卻速度很低的情況下有機會充分擴散,遷移到石墨表面或形成二次石墨。其結果是使基體含碳量降低,球狀石墨周圍的鐵素體以及呈網狀分布或塊狀分布的鐵素體晶粒都顯著增大。鐵素體的體積分數增加,産生以鐵素體為主的基體組織。

② 厚大斷面中石墨球數減少球徑增大。緩慢冷卻過程中,鐵水的過冷度比較低。在一定範圍内,鐵水過冷度減小會導緻有效石墨晶核臨界尺寸增大,出現有效晶核概率降低。因此,石墨球數量随鑄件厚度增加而減少,球體間距增加,球體平均直徑增大。

③ 厚大斷面中容易出現異态石墨。厚壁件冷卻緩慢,凝固時間長,容易發生球化衰退及孕育衰退。厚大斷面心部和熱節部位産生碎塊狀石墨。其他部位也容易産生其它異型石墨。

④ 産生石墨漂浮。在緩慢冷卻的鐵水中,石墨向上漂浮,導緻石墨在鑄件内部不均勻分布,産生石墨漂浮。

⑤ 晶間碳化物增加。大多數的碳化物形成元素在凝固時偏析在液相中。盡管在熔煉配料時人們已經限制了這些元素的質量分數,但是由于鑄件冷卻緩慢,元素仍有充足時間擴散到共晶團之間的殘留熔液中。富集區内碳化物形成元素濃度可能超過平均濃度的幾倍甚至幾十倍,促使晶間碳化物數量增加。

厚壁球墨鑄鐵件成分

厚壁球墨鑄鐵件應選擇共晶或稍過共晶成分。在避免石墨大量漂浮的情況下,适當提高碳當量可以增加石墨的共晶膨脹量,有利于鑄件補縮,還有助于增加石墨球數,減少碎塊狀石墨和其他異型石墨。過共晶成分鐵水出現石墨漂浮的臨界值是CE=4.4%,超過此值,石墨漂浮明顯增多。

矽含量影響碎塊石墨生成或蠕蟲狀石墨聚集。适當降低矽含量,可減少厚斷面中碎塊狀石墨體積分數。卡塞等人的試驗表明,當矽含量小于2%時,碎塊狀石墨将顯著減少。

錳對珠光體體積分數和晶間碳化物的析出有顯著影響。對于厚壁鐵素體基體球墨鑄鐵,錳含量一般不宜超過0.2%,較高的錳含量使晶間碳化物增加,降低材料韌性。

一些微量元素和稀土元素混合使用可以有效消除異型石墨。生産中常常使用微量銻、铋等元素。

厚壁球墨鑄鐵件含銻量在允許範圍内對消除碎塊狀石墨的作用明顯。但是超過允許含量後,晶界上會出現星型石墨和片狀石墨,惡化石墨形态。銻是幹擾球化元素,一旦鐵水中存在其它微量元素時,都會導緻異型石墨出現。銻與鎂化合後也會使石墨形态惡化。在正常生産條件下,加銻量一般0.002-0.005%,同時要嚴格控制殘留鎂及殘留稀土含量。銻元素會累積,在使用含銻回爐料時更應嚴格控制使用量。

铋與稀土同時加入鐵水中,可以增加石墨球數,限制畸形石墨的生成。

錫的作用機制是提高石墨外圍奧氏體殼的強度,防止球狀石墨結構分裂解體。

孕育處理

生産厚壁球墨鑄鐵件應采用高效長效的孕育劑和處理工藝。一方面可以降低矽含量,另一方面在鐵水緩慢冷卻過程中防止孕育衰退。

鋇矽鐵是厚壁球墨鑄鐵常用的長效孕育劑。一般不推薦使用锶矽鐵。這是因為锶矽鐵容易促進厚壁件産生碎塊狀石墨。锆矽鐵也是一種長效孕育劑,但它也有促進碎塊狀石墨生成的作用,在生産中應謹慎選擇使用。

孕育劑的加入量需要精确計算稱量,不能過量加入。在生産實踐中發現,很多厚壁鑄件組織中出現的碎塊狀石墨往往是因為孕育劑加入量過多而産生的。

正确實行瞬時孕育,型内孕育是消除厚壁件中畸形石墨的有效措施。這點不再贅述。有興趣的翻閱公衆号曆史信息。

其他工藝措施

鐵水的熔煉和爐前處理。必須進行高溫過熱處理。爐前可以使用碳化矽等預處理。

采用計算機軟件進行模拟凝固過程。

使用外冷鐵。放置外冷鐵可以産生局部激冷效應,改變鑄件的溫度場分布,調節鑄件的凝固順序,使冒口更好發揮補縮作用。

快速澆注。減少鐵水在爐前處理後的停滞時間,避免産生球化衰退和孕育衰退。澆注系統的設計應遵循快速澆注的原則。

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