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球墨鑄鐵熱處理工藝跟球墨鑄鐵處理工藝

日期:2020-05-12 20:22點擊:
必須采用在鑄件厚大麵增設外冷鐵或良好的補縮手段才能生產出合格的產品(也有的廠家采用高剛性鑄型實現產品的自補縮)。
{一}、球墨鑄鐵熱處理工藝
  球墨鑄鐵(簡稱球鐵)自上世紀四十年代問世並投入生產以來以其耐磨、減振和生產成本低廉等優點得到了迅猛的發展。迄今為止,球鐵在汽車、機車車輛、機械機床及配件、鑄鐵管等生產中獲得了廣泛的應用。我國球鐵在2006年的產量己增長為680多萬噸,約占當年世界球鐵總產量的31.6%,在鑄鐵件中所占的比重也由1997年的14.1%增至24一25%,僅球鐵曲軸年產量就達到約20萬噸,1000萬根以上。球鐵鑄件除了產量大,種類多之外,目前厚大球鐵件也在不斷研發和生產。球鐵依然是本世紀最為重要的工程結構材料之一。
  隨著現代裝備向輕量化、節能、高效的方向發展,人們對球鐵的強度和使用性能的要求也不斷提高。因此,鑄造和冶金工作者通常采用鑄造合金化,抑或通過熱處理工藝來達到提高球鐵機械性能的目的。但是,前者因在球鐵鑄造過程中需添加昂貴的合金元素(如Ti、Cu等),使球鐵件的生產成本大大增加,這極大地削弱了球鐵件廉價的市場優勢;後者耗時、耗能的弊端使球鐵生產失去了市場開發的競爭力。而且,球鐵較合金鋼韌性差,目前球鐵強化手段對衝擊韌性的提高非常有限。
  金屬塑性加工理論經上世紀四十年代發展成為一門單獨的應用學科以來,湧現出大量的新設備和新工藝。它是金屬材料在外力作用下成形的同時改善和提高其內部組織、性能,尤其是鑄造組織的一種加工方法。通過金屬在塑性狀態下的體積轉移,充分提高了製件的材料利用率,提高了製件的強度和工件的精度。而在高溫塑性變形過程中,將金屬的形變和相變結合在一起的熱機處理過程不僅能提高材料的強度,改善金屬微觀組織,還可以大大提高生產效率,節省了不必要的能源消耗,典型的塑性加工工藝有連鑄連軋、鍛造餘熱淬火、控製軋製、超塑性成型等。
  由於塑性變形不僅可以合理消除球鐵中縮孔、縮鬆等收縮類鑄造缺陷,提高球墨鑄鐵強度和綜合使用性能,還可以減少甚至替代現有的一些合金化和熱處理工藝,達到減低成本,增加生產效率,降低能源消耗的目的。因此,將塑性成形工藝應用在球鐵材料上勢在必行。通過塑性變形提高球鐵的強度和衝擊韌性,將最大限度地發揮球鐵自身優良的耐磨性、減震性以及低廉的生產成本等特點,也為球鐵齒輪、軸承甚至曲軸類工件的應用開辟更廣闊的空間。
  但是,目前國內外對球鐵可塑性的研究非常匾乏,尤其是係統地分析球鐵在高溫下的塑性行為,以及變形對球鐵微觀組織變化的影響規律尚不多見。這嚴重影響了塑性加工工藝在球鐵中的應用,也阻礙了球鐵產業的進一步擴大發展。
  {二}、球墨鑄鐵處理工藝
  1、熔煉
  目前較多使用的是衝天爐、電爐雙聯熔煉和中頻感應電爐熔煉兩種方式。兩種方式各有其優點和不足。衝天爐熔煉效率較高、鐵液純淨度高、流動性好,但熔煉過程中使用的焦炭具有增硫作用,而且衝天爐鐵液出爐溫度相對較低,需使用電爐對其鐵液進行加溫和吹氮脫硫,使得熔煉成本增加;單獨使用中頻感應電爐熔煉,對原材料提出較高要求。一方麵,使用高純生鐵和碳素結構鋼熔煉;另一方麵,使用碳素結構鋼加增碳劑熔煉。電爐熔煉不管采用哪種原材料的方式,鐵液的流動性都不如衝天爐電爐雙聯熔煉的好。而且澆注後的產品容易出現縮鬆等鑄造缺陷。必須采用在鑄件厚大麵增設外冷鐵或良好的補縮手段才能生產出合格的產品(也有的廠家采用高剛性鑄型實現產品的自補縮)。
  原材料在加入爐內之前,要除鏽烘幹,避免鐵液內含氣量超標。原鐵液出爐前不要做除氣處理,以免帶入雜質(如果用Al脫氧,產生高熔點Al2O3隨髒物排除的同時,部分的Al溶解入鐵液,不但破壞石墨球的生長,還偏析到奧氏體的周界;如果用1號稀土脫氧,將使鐵液中稀土含量增加,球墨鑄鐵件有變脆的傾向)。鐵液出爐溫度1480~1500℃左右,不要超過1520℃或在1520℃左右長時間停留,否則會使鑄件的致密度和力學性能明顯降低。因為較高的過熱度會造成近程有序結構不可逆的鬆弛,即使采用優良的孕育手段也很難奏效。
  2、采用適量的球化劑和球化處理方法
  采用稀土含量較低的球化劑。加入量適當控製。因原鐵液含S量較低,球化劑的加入量一般情況下不應該超過1.5%。如果鑄件中Mg或者RE的含量超過0.03%時,其離子有向晶界集中的傾向,使產品的脆性急劇增加。不管采用何種類型球化劑隻要能保證球化效果,其加入量越少越好。球化時采用包內衝入法,球化劑和孕育劑上要覆蓋同類的鐵屑,覆蓋量應在5~8mm厚為宜。參與球化的鐵液不應少於300kg。1~2t的鐵液,兩次倒入鐵水包為好,其他情況下應一次孕育,直接倒入,避免中間環節時間過長。
  3、合理孕育
  采用75Si-Fe,二次孕育,合理分配。依據鐵液重量多少確定孕育劑塊度大小。1t以下鐵液,孕育劑尺寸為15mm;1~2t鐵液,孕育劑尺寸為20mm;2t以上為30~40mm。孕育劑要純淨,不得有氧化層和其他贓物,表麵要新鮮,使用前要烘幹。有條件的生產廠家可以采用隨流孕育或者在澆注係統中放置大塊孕育劑,保證良好、長效孕育效果。
  4、澆注
  鐵液出爐到澆注成型整個過程要緊湊、協調,任何環節不得出現故障停止現象。整個過程宜在15min內完成,時間越短越好。
  5、熱處理
  為了消除可能存在的碳化物和磷共晶;增加基體中鐵素體含量,提高韌、塑性;消除或減少鑄造應力吼采用退火工藝、二次保溫方法。
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