灰铁铸造专业知识

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1、HT250珠光体含量应大于95%。经销商的要求是多少?你们的珠光体含量是多少?珠光体含量达不到要求的原因有很多情况,考虑你们的原因主要是碳、硅含量较高。灰铁铸造专业知识(此条信息共被浏览Q 93次)工业上常用铸铁的成分范围:2.54.0%C,1.03.0%Si,0.51.4%Mn,0.010.20%S。除此之外,还含有 Cr,Mo,V,Cu,Al 等元素。灰口铁铸造的组织特点是具有片状的石墨,其基体组织分为三种类型:铁素体、珠光体、铁素体珠光 体。通常,C和Si能有效地促进石墨化的元素。为了保证铸铁在浇铸能够得到灰口,且不至于得到过多和 粗大的石墨片,通常将铸铁的成分控制在2.54.0%C及广

2、2.5%Si。铸铁中Al、Cu、Ni、Co等元素也会促进石墨化。S、Mn、Cr、W、Mo、V等碳化物形成元素则阻止石墨 化。S不仅强烈的阻止石墨化,还可以降低铸铁的机械性能和流动性。一般控制在0.10.15%以下。Mn虽 然可以阻止石墨化,但是他可以与S生成MnS,其含量0.51.4%。最常用的孕育剂为硅铁和硅钙合金,加入量一般为铁水总重的0.4%左右。经孕育处理后的铸铁,不仅 其强度有很大提高,而且塑形和韧性也有所提高。口铁可以看作是钢的基体与片状石墨的夹杂。因此石墨片越少,越细,越均匀,铸铁的机械性能越高。 铸铁中石墨片的含量与含C和Si量有关,尤其是C。但含C和Si量低会增加铸铁的白口倾

3、向,形成白口 或麻口组织。为了提高铸铁机械性能,可采取“孕育处理”即浇铸前在铁水里加少量“孕育剂”。这样在铸铁的凝 固过程中产生大量人工晶核,以促进石墨的形核和结晶。不仅可以防止白口,而且还可以使石墨片的结晶 显著细化。在铁液中,锰与硫化合形成MnS,随着锰量增加,与锰结合的硫量就大,使铁液中的自由 硫含量降低,抑制了硫的有利作用,石墨长度增加,端部钝化效果变差,导致铸铁性能下降。 另外,形成的大量MnS夹杂物,一部分形成石墨核心,另一部分则会发生聚集,形成局部 密集的MnS排列,消弱了基体的强度。因此,含锰量增加,灰铸铁的强度降低。另外,有资料表明【6】,锰对灰铸铁强度的影响与碳当量有关。当

4、碳当量为3.65-3.9 5%时,其抗拉强度随着锰量的增加显着降低。当碳当量为3.96-4.15%时,其抗拉强度随着 锰量的增加有所提高。(3)Mn/S 比由于硫在灰铸铁则会具有双重作用,同时,锰与硫化合形成的MnS又具有核心功能, 但过多的MnS对灰铸铁的强度没有益处。所以,硫和锰的含量在铸铁中存在着相互制约的 关系,即存在着一个合理的Mn/S。通常认为,当S0.2%时,以Mn=1.7S+0.3来考虑锰含 量。生产实践证明【6】,Mn/S对灰铸铁的性能有较大的影响。当CE为3.70%3.85%时, ab随Mn/S的增大而降低;当CE为3.90%4.05时,ob随Mn/S的增大先降低然后提高。

5、 当 CE 为 3.70%3.95%时,Mn/S=35,抗强度较佳,取 Mn/S=4;当 S=0.07%0.15%时, Mn 0.3%0.6%。当 CE 为 3.96%4.05%时,Mn/S=57,抗拉强度较佳,取 Mn/S=6,当 S=0.07%-0.15%时,Mn 0.4%0.9%。2钛的控制钛是强烈形成碳化物,与碳、氮、氧具有很强的化学亲和力,形成TiN. TiC、或Ti(N C),其硬度极高(TiC 3200Hv,VC 2800Hv),常以颗粒状存在于铸铁基体中。少量 的Ti可以细化石墨,但随着钛含量的增加,D型石墨增多,并且,Ti分布在D型石墨区 域。当Ti含量超过0.15%,D型石

6、墨达到95%。Ti对灰铸铁抗拉强度有较大的影响【7】。 当含Ti量在0.13%以下时,灰铸铁的抗拉强度随含Ti量的增加而下降,含Ti量为0.13% 时,出现了最低值222.20MPa;当含Ti量大于0.13%时,其抗拉强度随含Ti量的增加而 升高,当含Ti量增加到0.36%时,抗拉强度升高到271.79MPa。Ti对灰铸铁硬度也有较 大的影响。当含Ti量在0.04%以下时,随Ti量的增加硬度下降;当含Ti量大于0.04%时, 其硬度随含Ti量的增加而增加;当含Ti量为0.36%时,硬度高达226HB。Ti含量小于0.03%时,铁液的白口倾向减小,具有提高灰铸铁冶金质量指标的趋势。 值得注意的是

7、,含钛量的大小对灰铸铁的加工性能影响较大【8】。随着钛含量的增加,刀 具磨损严重,同时,影响加工铸件的表面光洁度。3氮的控制一般情况下,氮在灰铸铁中含量较低,生产单位大都不具备化验氮的手段和仪器,所以, 它对灰铸铁的作用没有引起人们的足够重视。研究表明【9】,氮对灰铸铁的组织有较大的 影响,主要作用表现两个方面:一是对基体组织的影响,二是对石墨形态的影响。氮降低灰铸铁的共析转变温度,并使得共析转变温度区间加大【10】。氮对灰铸铁基 体的影响表现在三个方面:一是氮可以使初生奥氏体枝晶臂间距减小,二是氮作为碳化物稳 定元素,促进铸态珠光体的含量增加和稳定性,三是有效地促进共晶形核,细化基体组织,

8、增加珠光体和铁素体的显微硬度。氮对铸铁石墨的形态、数量、分布有很大影响。日本张博 等人的研究表明,铸铁中吹入氮气,不加入任何球化元素,可以使石墨球化。对于普通灰铸 铁,加入适量的氮可使得片状石墨长度缩短、弯曲程度增加、端部钝化、长宽比减小。因此, 灰铸铁中含有一定的氮,可显着提高强度和硬度。生产实践证明,在相同化学成分条件下,冲天炉熔炼铁液浇注的铸件力学性能低于电炉 熔炼。通常认为,其原因是冲天炉铁液温度低,存在着炉料遗传问题。实际上,这与铁液的 含氮量有关。冲天炉熔炼时,由于使用生铁量较多,而高碳生铁的含氮量较低,一般冲天炉 灰铸铁中的含氮量为40-70ppm【11】。通常废钢的含氮量比铸造生铁高的多,用感应电 炉熔炼铸铁时,炉料中所用生铁较少,废钢比例较大,另外,电炉熔炼多使用增碳剂,而大 多数增碳剂中氮含量较高,所以,感应电炉熔制的灰铸铁含氮量比较高。一般,炉料中废钢 比例越大,铸铁中含氮量越高,如表1所示【11】。另外,需要指出,不同炼钢工艺获得的废钢的含氮量也是不同的,如表2所示。氮是廉价的资源,对改善灰铸铁的组织和力学性能具有积极的作用,在当今铁合金价格飞 涨的形势下,有效利用氮对灰铸铁进行微合金化是值得重视的技术。但是,也应该充分注意 过量的氮将造成气孔甚至微观裂纹缺陷。因此,在氮的应用中,应注重其科学性,充分合理 地利用氮的积极作用,尽量避免其消极作用。

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