精铸高性能珠光体铸态球墨铸铁开发与应用

论述了熔模精密铸造高性能珠光体铸态球墨铸铁QT800-5和QT700-8的开发和应用。确定了精铸高性能珠光体球墨铸铁低成本化学成分;开发出适合精铸球墨铸铁的低Mg高Ba包芯线和喂丝球化工艺,解决了小包球化不稳定的难题;摸索出适合于精铸球墨铸铁的三次孕育方式,解决了精铸球墨铸铁不具备后孕育条件下的孕育衰退难题;探索出适合于熔模精密铸造的共析冷却细晶强化措施,使精铸球墨铸铁的强度与伸长率得以兼顾。

合金元素对马氏体球墨铸铁腐蚀磨损的影响

研究了Si、Ni、Cu合金元素对球墨铸铁腐蚀磨损耐磨性的影响 ;结果表明 ,含硅量增加及添加铜、镍元素 ,马氏体球墨铸铁显微组织中碳化物数量减少 ,石墨球尺寸增大 ,腐蚀磨损耐磨性增加 ;磨损形貌观察表明 ,马氏体球墨铸铁腐蚀磨损机制以磨料磨损为主 。

碳当量对铸态高强度球墨铸铁残余应力的影响

浇注不同碳当量的球墨铸铁应力框铸件,通过金相检验和盲孔法测应力研究了球铁的残余应力随碳当量变化的规律。结果表明:碳当量的增加有利于降低铁液的过冷温度,获得数量较多且均匀分布的球状石墨,减小缩松倾向和应力集中;1.0%Mn-0.5%Cu复合处理使球铁的基体完全珠光体化,提高了组织均匀性,有利于降低残余应力,并有高的抗拉强度和硬度;球铁的残余应力随着碳当量的增加呈减小趋势,CE从3.94%增加到4.59%时,最大压应力和拉应力分别从-188.0 MPa和119.5 MPa降至-76.9 MPa和53.7 MPa,分别降低了59%和55%。

生产铸态铁素体球墨铸铁的若干经验

生产铸态铁素体球墨铸铁的经济效益是显而易见的,其关键在于其力学性能应符合GB1348—1988《球墨铸铁件》。符合标准的关键又在于促进铁素体的生成,下面叙及我们的若干生产经验。 1.促进铁素体的生成 (1)铁素体含量影响铸态铁素体球墨铸铁的力学性能及切削、使用性能。多数杂质元素和微量元素促进珠光体而降低铁素体的生成。

新型铸态高强度珠光体球墨铸铁的研究

采用Cu、Sb合金化元素和余温正火工艺获得铸态高强度和具有良好韧性的珠光体球墨铸铁。该铸铁的珠光体含量≥94％，渗碳体≤6％，抗拉强度可达800MPa，硬度为280-350HBW，伸长率为3％～5％。利用扫描电镜及透射电镜对珠光体组织形态进行分析，结果表明，铸态珠光体中渗碳体的层片间距大小、宽窄、厚薄有很大的差别。当加入0．5％Cu、0．02％Sb时，由于合金元素在相界面上富集，阻止了牛眼状铁素体的出现。

在拉伸载荷下铁素体球墨铸铁损伤力学特性

根据损伤力学的基本原理，利用测量电阻的方法，研究了拉伸受力状态下铁素体球墨铸铁的损伤力学特性．研究结果表明，当应力大于一定值时损伤发生，且随应力增加而逐渐增大，并得出了损伤变量随应力而变化的数学模型．铁素体球墨铸铁的损伤阈值低于屈服强度．损伤阈值随球化率而增大，但临界损伤变量与球化率的关系不大，在本试验条件下，约为０．０６～０．０６８．

高强度高弹性模量低应力铸态球墨铸铁的研究

添加不同含量的合金元素Mn和Cu浇注球墨铸铁Y型试块和应力框铸件,通过拉伸试验和金相检验研究了Mn和Cu对铸态球墨铸铁组织和性能的影响,采用盲孔法测量铸件的残余应力。结果表明:球墨铸铁中单独加入锰元素难以同时达到高强度和高弹性模量;球铁中添加适量的Cu元素能显著促进珠光体生成并减小珠光体层片间距、提高其抗拉强度和弹性模量;1.0%Mn-0.5%Cu复合处理的球墨铸铁的基体组织完全珠光体化,抗拉强度和弹性模量分别达到740 MPa和182 GPa,其残余应力随碳当量的增加而降低,碳当量为4.6时最大残余压应力和拉应力分别为-76.9MPa和53.7 MPa,同时达到了高强度、高弹性模量、低应力的要求。

铸态高韧性球墨铸铁件的生产

通过选择适当的化学成分,即3.55%￣3.85%C、2.45%￣2.85%Si、0.5%￣0.8%Mn、4.3%￣4.7%CE、P<0.07%、S<0.03%、RE残=0.025%￣0.036%,Mg残=0.035%￣0.070%,严格执行各道工序的工艺规程,采用合理的球化及复合孕育工艺,可以稳定地生产出合格的铸态高韧性球墨铸铁件,即符合GB/T1348-1988规定的QT500-7球墨铸铁件。

铸态珠光体球墨铸铁组织形态与性能

在普通球墨铸铁的基础上，加入Cu、Sb合金元素，通过余温正火工艺，获得铸态珠光体球墨铸铁。该铸铁的珠光体含量大于（等于）95％，渗碳体小于（等于）5％，抗拉强度可达700-850MPa，硬度为280-350HB，延伸率为3％～5％。扫描电镜及透射电镜分析表明，当加入0．5％Cu、0．02％Sb时，合金主要由珠光体与球状石墨组成，其中铸态珠光体层片间距变小，石墨球细小而均匀，铁素体的形成受到抑制。

高硬度齿面铸态球墨铸铁大齿轮的研制和生产

与铸态Cu Cr和Cu Mo合金球铁相比 ,高Cu Sn合金球墨铸铁不仅具有较高的硬度和强度 ,而且可显著地提高断面均匀性 ,其石墨化能力强 ,可避免由于白口倾向大而产生缩孔缩松缺陷。生产的高Cu Sn球铁大齿轮 ,铸态性能达到了QT70 0 2 ,齿面硬度≥HB2 40。

铸态QT450-10球墨铸铁熔炼过程控制

为了满足机车、车辆对制动机阀体零件强韧性能的要求,对铸态QT450-10球墨铸铁熔炼过程中化学成分的选择、球化处理、复合孕育处理以及处理后铁液停留时间等方面进行了控制。经测试,所得材料的力学性能超过了GB1348-88标准中对QT450-10的要求,金相组织也符合厂家标准。

硅对铸态厚断面高韧性球墨铸铁组织及性能的影响

研究了硅对铸态厚断面高韧性球墨铸铁组织及性能的影响。试验结果表明,硅主要分布于基体中,富集于奥氏体壳局部区域时,降低奥氏体壳的熔点,延长石墨自由生长的时间,造成石墨畸变。在铸件壁厚为100mm,树脂砂工艺条件下,硅含量为2.0%～2.5%时,石墨球化等级2～3级,球径等级6～7级,基体为铁素体。抗拉强度大于400 MPa,伸长率大于20%,-20℃时的冲击韧度在16J/cm2以上。硅含量达到2.9%时,易产生开花状石墨和碎块状石墨,铸件的性能严重下降。

电脉冲对铸态高韧性球墨铸铁凝固组织及性能的影响

对铸态高韧性球墨铸铁QT400-18的凝固过程进行电脉冲处理,电脉冲参数为电压2 600 V,频率0.88 Hz,电容200μF,处理时间15min。通过对比试验可知:电脉冲处理可使铸铁的过冷度相比未处理的升高12K,改善了石墨形核和生长的动力学条件,从而使球状石墨的粒径减小,石墨球数量增加。铸铁经过电脉冲处理,球化率由未处理的平均80%提高到平均91%,石墨球数由平均172/mm^2提高到209/mm^2,石墨不易变态生长,圆整度得到改善。同时,球墨铸铁的凝固组织得到了改善,铁素体数量增加,达到83%,相比未电脉冲处理的试样提高了26.6%,铁素体晶粒小于未处理试样,基体中分布的珠光体数量和片层间距减少,在抗拉强度符合要求的条件下,伸长率提高了4.89%,-233K的冲击功Akv提高了3.56J。

铸态铁素体球墨铸铁生产工艺的研究

铸铁是产量最大的铸造合金,其中球墨铸铁的综合性能最好,铁素体球墨铸铁具有良好的塑性和韧性。目前,我国工厂多采用将铸态球墨铸铁经过退火处理的工艺生产铁素体球墨铸铁,这使得生产工艺复杂,生产周期加长,成本增加。本研究中通过调整终硅量,采用瞬时孕育处理等工艺方法直接得到了铸态铁素体球墨铸铁。结果表明,采用瞬时孕育处理及增加终硅量,可使石墨球径变小,球化率升高,铁素体量增多,力学性能已达到或超过了国家标准。

电弧炉熔炼生产铸态QT450-15球墨铸铁的实践

从配料、装料、熔炼、球化和孕育处理等方面介绍了电弧炉熔炼生产铸态QT450-15球墨铸铁的工艺规范。根据此工艺规范熔炼获得的铸态QT450-15球墨铸铁,具有单一的铁素体基体组织,无自由渗碳体和磷共晶出现,并且铁素体的晶界干净,没有其它夹杂物和相的存在,石墨球圆整,球化率高,球化等级稳定。

汽车模具用QT550-6球墨铸铁件的生产

采用中频无芯感应电炉熔炼工艺,选用低稀土球化剂进行盖包法球化处理以及复合孕育处理等关键工艺,稳定生产出合格的球墨铸铁件。生产结果：铸件抗拉强度σb≥550 MPa,伸长率δ≥6%,基体为铁素体和珠光体混合基体,球化级别2～3级,石墨球大小6～7级,达到或超过国家标准。并且进行了批量生产,取得了良好的社会经济效益。

冲天炉熔炼铸态QT500—7球墨铸铁件的生产实践

冲天炉熔炼球墨铸铁与电炉熔炼有一些特点和难点。主要是出炉温度不易控制，稳定性差，原铁液S、P等杂质含量高，以及与其他牌号的铁液区分不明显，存在交接铁液准确判断和处理等问题。这些特点也是生产铸态球墨铸铁的难点。然而因其台时产量较高而投入成本相对较低，目前在一些企业仍被广泛使用。针对以上特点，我们结合生产铸态QT500-7球墨铸铁实际，总结出在生产过程中应注意的部分细节问题。