无孕育蠕墨铸铁的热分析及凝固特性研究

采用低镧镁硅铁合金对普通铁液进行无孕育蠕化处理,借助热分析方法研究了蠕铁铁液过冷度与凝固特性之间的相关性。结果表明,在宽泛的化学成分范围内,工业蠕铁的共晶转变平衡温度约为1160℃,硅含量增多使铁液过冷度减小,而蠕化元素含量增加会加大铁液过冷倾向,蠕铁铁液的过冷度是硅含量和蠕化元素含量共同作用的结果。在非平衡条件下,蠕铁铁液在凝固时会析出大量树枝晶组织,凝固组织由奥氏体枝晶、形态不规则的蠕墨/奥氏体共晶团和少量球墨/奥氏体共晶团组成。随着蠕化剂加入量的增大,尽管铁液过冷度先增后降,但蠕化率单调下降,凝固组织显著细化。

低镧镁硅铁蠕化剂的蠕化作用特性研究

采用自制低镧镁硅铁蠕化剂处理铁液,探索了蠕化剂加入量对蠕墨铸铁微观组织和力学性能的作用规律。结果表明,低镧镁硅铁蠕化剂具有较宽的适宜加入量范围,当原铁液温度为1 460℃、含硫量在0.017%～0.018%时,使用质量分数0.4%～0.9%的蠕化剂进行蠕化处理,可获得蠕化率在50%～80%范围的蠕墨铸铁材质;相应地,蠕化元素与硫元素之间的平衡浓度(质量分数)分别为Mg_残=0.011%～0.018%、La_残=0.007%～0.009%和S_残=0.013%～0.015%。铸铁中由片状石墨向蠕虫状石墨发生转变所需的蠕化剂临界加入量范围很窄,在0.35%～0.4%之间,其上限对应的蠕化率达80%。当蠕化剂加入量大于0.4%时,随着蠕化剂加入量增多,蠕化率趋于减小,球墨数量增多,珠光体数量趋于上升,蠕铁的抗拉强度、伸长率及硬度明显增大。

突破蠕墨铸铁生产技术瓶颈的研究与实践

研究了一种以镁为主要蠕化元素的新型镁-低稀土蠕化剂,用它制取蠕铁件,不需要孕育处理,即使在直径为10 mm的试棒中也没有发现自由碳化物。在Y形试块的铸造中,为获得蠕化率>80%和>50%的蠕铁,其适宜的加入量上下限之差的范围分别为0.3%和0.55%。这么宽的"适宜范围",以人工控制来制取预定蠕化率的蠕铁不困难,而且熔制工艺简单易行,每吨蠕铁消耗的蠕化剂和孕育剂成本可降低62.2%~67.4%,稀土消耗可减少89%~91%。

无孕育蠕墨铸铁壁厚敏感性研究

采用低镧镁硅铁蠕化剂制备蠕铁铁液,探索了铸件壁厚对合金蠕化率、蠕墨和共晶团形态及基体组织的影响规律。结果表明,在无孕育工艺条件下,蠕墨铸铁的凝固组织由奥氏体枝晶、形态不规则的蠕墨/奥氏体共晶团和少量球墨/奥氏体共晶团组成,铸态组织由铁素体、珠光体和蠕虫状石墨及少量球状石墨组成。随着铸件壁厚的增大,蠕墨铸铁的蠕化率、蠕墨形态参数、蠕墨/奥氏体共晶团尺寸趋于增大,共晶团形貌团球化,而枝晶数量和珠光体数量显著减少。当铸件模数一定时,铸件边缘处的蠕化率、蠕墨形态参数和共晶团尺寸均低于心部,但枝晶析出数量高于心部。对于蠕化率较高的合金,当模数MS≥0.75 cm时,蠕化率对壁厚的变化不甚敏感,反之,敏感性较强;而对于蠕化率较低的合金,敏感性转变模数由0.75 cm降为0.5 cm。此外,无论合金蠕化率高低,其基体组织中的珠光体数量对壁厚变化均十分敏感,尤其是当铸件模数MS<0.5 cm时,珠光体数量随铸件模数的增大显著减少。