复合孕育技术在高强度薄壁灰铸铁件上的应用研究

研究了几种复合孕育剂对较高碳当量 (CE =3 8%～ 4 1% )灰铸铁性能的影响 ,试验并经实际生产结果表明 ,选择 6 0 %SiBa + 40 %SiFe作为高碳灰铸铁件的复合孕育剂 ,其抗拉强度稳定在 2 5 0MPa以上 ,并能减小白口宽度和断面敏感性 ,满足实际生产要求。同时对其孕育机理进行了探讨。

灰铸铁不同合金化同等强度下的加工性能对比研究

制备了用多元合金添加剂(含RE、Cr、Mn、Si、Fe)合金化和Cu合金化的具有相同抗拉强度的2种灰铸铁,对比研究了2种灰铸铁的加工性能。结果表明,具有同强度的2种灰铸铁的布氏硬度和珠光体基体硬度基本相同,但多元合金添加剂合金化灰铸铁的断面敏感性较小,加工性能好,在切削深度分别为1.5、1.75、2.0 mm的条件下,其主切削力比Cu合金化灰铸铁的分别降低了23.0%、55.0%和55.2%。

不同孕育剂处理的高强度灰铸铁加工性能研究

为研究不同孕育剂对灰铸铁切削加工性能的影响,制备了高强度HT350材质的试样。对比研究了孕育剂75SiFe、SrSi、BaSi、SiS(r80%)+75FeS(i20%)处理的高强度灰铸铁的力学性能和切削加工性能。结果表明,SiS(r80%)+75FeS(i20%)复合孕育处理的灰铸铁较单一孕育处理的灰铸铁石墨细小弯曲,基体组织均匀性好,具有较高的硬度以及较小的切削抗力,但其断面敏感性较大。单一孕育剂中75SiFe孕育处理的灰铸铁具有较高的抗拉强度、较小的硬度以及较低的断面敏感性。灰铸铁中A型石墨越细小,基体组织越均匀,灰铸铁的加工性能越好,说明显微组织的均匀性对灰铸铁的加工性能具有较大影响。

薄壁缸体铸件中合金元素的选择

针对柴油机薄壁缸体铸件 ,试验了少量合金元素铬、铜、锑和锡对高碳当量灰铸铁抗拉强度、硬度及白口倾向的影响。结果表明 :合金元素铬和铜对灰铸铁的强度有明显的影响 ,在碳当量为3 8%～4 1 %的条件下 ,铁液中合金元素铬、铜和锑的合理含量( %)分别为 :0 20～0 25、0 40～0 45以及0 02。试验条件下 ,合金元素锡的作用不太明显。初步分析了合金元素铬和铜对灰铸铁强度及组织的影响机理。此外 ,还进行了实际薄壁缸体铸件的浇注试验。

Si/C比对灰铸铁组织和性能的影响

综述了Si/C比对高强度灰铸铁的石墨形态、奥氏体数量和铸件表层铁素体等显微组织以及对铸铁件的力学性能和铸造性能的影响。

孕育处理对薄壁高强度灰铸铁件性能的影响

针对缸体缸盖铸件的特点，结合国内现状，研究了复合孕育剂RAC、RT4、RCC、HY等对其性能的影响。试验结果表明：对于高碳当量（4.1％～4.2％）、低合金化的铁水，采用复合孕育列RCC，可使性能稳定地达到HT250以上牌号，并改善断面均匀性。对于高碳当量（4.1％～4.2％）、非合金化铁水，采用RT4孕育剂，可使σb＞250MPa；而对较高联当量（3.9％～4.1％）的非合金化铁水，若控制铁水质量，加大复合孕育剂RAC、HY的用量，亦可获得HT250铸铁。本试验结果适用于大、中、小工厂冲天炉熔炼。

合金元素Cr对灰铸铁组织性能的影响

研究了合金元素Cr及其与Cu复合添加对灰铸铁的抗拉强度、硬度、显微组织及切削加工性能的影响。结果表明,合金元素Cr能有效的提高灰铸铁的强度、硬度,但同时显著恶化灰铸铁的组织均匀性、断面敏感性,导致灰铸铁珠光体组织存在明显的显微硬度不均匀,切削性能变差;Cr、Cu复合添加化时,在提高灰铸铁强度、硬度的同时还能改善灰铸铁的组织均匀性、减少断面白口倾向,改善灰铸铁的切削加工性能。

高强度厚壁大型合金灰铸铁压缩机气缸体材质的试验研究

分析了某种压缩机气缸体的渗漏缺陷，认为铁液的石墨化能力差，碳化物数量过多是造成渗漏的主要原因。据此，提出了加铜减铬，使用稀土孕育剂代替硅铁孕育剂进行孕育处理的方案，并进行了实验室试验和生产试验，证明上述方案能够显著地增强原铁液的石墨化能力，并能明显地提高强度，减小白口。

高强度灰铸铁缸体生产关键技术

主要研究了生产300MPa灰铸铁缸体的三项关键技术。第一是灰铸铁成分的设计,试验结果显示最佳组成成分为(质量分数,%):3.20～3.30C,1.60～1.80Si,0.70～1.00Mn,S<0.10,P<0.06,0.70～0.80Cu,0.25～0.35Cr,0.30～0.40Ni,0.06～0.08Sn;采用随流孕育。第二是增加铸型的冷却效果。一种主要由电熔刚玉组成的新型陶瓷砂具有很好的快冷效应,可用来生产高强度灰铸铁缸体。用这种型砂比用普通石英砂铸件的强度提高约20MPa。第三是采用合成铸铁工艺。采用上述技术成功地制造出了300 MPa的复杂缸体铸件。

发动机缸体缸盖的铸造

对国内外发动机缸体、缸盖铸造生产进行了总结,其材质主要以C(质量分数,下同):3.15%～3.3%,CE:3.95%～4.05%,Si/C:0.6%～0.7%的灰铸铁为主。一般选择冲天炉-有芯工频电炉进行熔炼,孕育剂仍普遍采用75SiFe,立浇底注式浇注系统和保温冒口有利于获得优质缸体、缸盖,冷芯制芯工艺已逐渐取代热芯工艺。通过提高浇注温度、型砂紧实率等措施可减少缸体、缸盖常见缺陷渗漏的出现。

高强度灰铸铁的研究现状及展望

主要从调整铁液化学成分、孕育处理和熔炼的角度介绍了高强度灰铸铁的研究现状并指出今后研究的方向。

变质处理对高强度灰铸铁车削加工性能的影响

研究了变质处理对高强度灰铸铁车削加工切削抗力、切削表面粗糙度、刀具磨损的影响规律,试验表明:大量、细小、弯曲、分布均匀的石墨有利于提高灰铸铁的强度和改善灰铸铁的车削加工性能;细小、交错分布的珠光体组织有利于提高灰铸铁的强度,但降低灰铸铁的车削加工性能。采用JF-1和JF-2复合变质处理,不仅使灰铸铁的抗拉强度超过含Mo灰铸铁的抗拉强度,同时具有更优良的车削加工性能。

变质处理对高强度灰铸铁钻削加工性能的影响

目前,通常采用加Mo高强度灰铸铁生产本体抗拉强度大于250MPa的大马力发动机缸体,由于Mo-Fe价格一直居高不下,使生产成本提高。因此开发低成本、高强度、易加工的灰铸铁具有重大意义。采用变质处理方法,生产满足大马力发动机缸体性能要求的不含Mo高强度灰铸铁,对比研究了含Mo与变质处理不含Mo高强度灰铸铁在钻削加工过程中的钻削抗力、扭矩、钻头磨损形貌、钻屑特征及两种灰铸铁的石墨形态、尺寸、分布和基体珠光体片间距对钻削加工性能的影响规律。结果表明,变质处理可以获得细小、弯曲、均匀分布的片状石墨,能够改善灰铸铁的钻削加工性能,同时提高抗拉强度。这为灰铸铁大马力发动机缸体毛坯国产化生产奠定了基础。

高强度灰铸铁生产中不可忽视的技术问题

主要论述了合金元素硫、锰含量及其比例,微量元素钛和氮的控制,以及孕育剂加入量对灰铸铁组织和性能的影响。

调整Si/C和(Si-Mn)差值用复合孕育处理方法提高灰铸铁强度

在冲天炉生产条件下，通过调整铁水的Si／C和（Si－Mn）值．采用炉前包内冲锰铁，以RE-Ba-Ca和Si-Ca合金混合孕育剂，对灰铸铁铁水进行复合孕育处理，试验结果表明，在合适的Si／C和（Si－Mn）值条件下，复合孕育处理可使3.9％～4.25％CE的灰铸铁抗拉强度达到250MPa。

高强度薄壁铸铁件的研究趋势

详细分析了提高铸铁强度的方法及影响铸铁应力的因素,从而得出获得高强度、低应力铸铁的途径。

中频炉生产大型高强度灰铸铁缸体增硫实践

结合生产实践,分析了工频炉条件下生产大型高强度灰铸铁HT300缸体,厚壁部位易产生裂纹缺陷的主要原因是原铁液的含S量较低,造成孕育的效果比较差,导致厚大部位产生了大量的D、E型过冷石墨和铁素体,晶粒粗大,强度较低。介绍增S剂的使用方法和增S前后的实际对比结果,指出了适量的S范围。

薄壁高强度灰铸铁件关键技术的研究

通过调整铁水成分及严格控制微量元素的含量，使材料稳定达到缸盖材质要求，采用ＣＡＤ／ＣＡＭ和ＰＥＰＳＥＴ自硬技术，保证铸件的尺寸精度并实现康明斯缸盖大量流水生产。

普通白口铸铁的分级复合孕育处理

介绍普通白口铸铁分级复合孕育处理工艺,讨论对复合孕育效果起重要作用的冶金过程动力学条件,并就复合孕育处理对冶金处理过程产生的动力学效应进行了分析。用所介绍工艺生产的球磨机衬板已用于水泥球磨机中,衬板使用寿命和生产实效均证明具有优良的耐磨性能和良好的力学性能。

高碳当量灰铸铁的变质研究

采用微分热分析法、液淬法及电镜能谱分析法观察研究了阻碍石墨化变质剂对高碳当量灰铸铁一次结晶过程及凝固组织的影响机理，并结合生产实际研究了它对机械性能的影响规律．试验结果分析表明：阻碍石墨化变质剂对高碳当量（ＣＥ＝３．９％～４．２％）灰铸铁具有强烈地增大共晶过冷的作用，初生奥氏体枝晶数量及细小石墨含量随变质剂加入量的增加而增加，高碳当量灰铸铁通过阻碍石墨化变质其机械性能显著提高．