通過采用重稀土釔基稀土鎂球化劑處理鐵液,澆注厚大斷面球鐵試塊,研究了重稀土y和微量sb對厚大斷面球鐵的石墨形態的影響,分析了石墨結晶的核心,并探討了石墨畸變的原因。試驗結果表明,重稀土y在鐵液中形成高熔點氧化物,殘存時間長,作為石墨核心,有利于提高抗衰退性能;sb具有細化石墨球、增加石墨球數、提高石墨圓整度的作用;在厚大斷面球鐵中,晶界上ti的偏析和球化元素mg或稀土等氧化形成的氧化夾雜,破壞了奧氏體殼的穩定性,造成石墨畸變。

研究了球墨鑄鐵在(800±10)℃、(900±10)℃,單次變形量60%、30%的條件下,經不同方向多次壓縮后石墨的形態變化和分布情況。結果表明,多向多次壓縮變形時,石墨球在不同方向的應力作用下被剪切為小的石墨顆粒,大部分石墨球得到細化。在(800±10)℃下,單次變形量為60%的多向多次壓縮變形可使石墨顆粒的形態和分布明顯變化,細化效果顯著。

球墨鑄鐵(qt450—12a)在大批量生產過程中,由于鐵液的碳當量較高,金相組織中石墨開花成為導致其力學性能差異的主要因素。本文對石墨開花進行了原因分析,并提出了一定的防止措施。

通過對球墨鑄鐵(qt600-3)石墨組織的觀察,分析開花狀石墨的結構特性,找出造成石墨開花的原因,并采取有效的預防措施改善球墨鑄鐵的鑄件質量,提高產品的合格率。

減少原料中碳的遺傳、避免球化處理時出現大的石墨球、降低高溫鐵水的熱混流、降低碳的活度和增強奧氏體的強度、準確把握球化處理和倒包時鐵水量、準確控制出爐溫度和澆注溫度是防止石墨開花的有效途徑。

球墨鑄鐵由于碳當量較高,生產中極易產生石墨漂浮。我們通過采取控制碳當量,加強包內、包外孕育處理,嚴格控制re、mg殘留量,提高鐵液溫度等工藝措施,有效地消除了這一缺陷。

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正確測定球墨鑄鐵中石墨大小及球化率,是對球墨鑄鐵組織性能進行評定的基本要求。通過參加中國實驗室國家認可委員會組織的球墨鑄鐵中石墨大小及球化率測定國際對比認證,在圖像分析系統上對該項目要求的內容進行了測定,實驗結果滿意。

以qt700為對象通過拉伸試驗、壓縮試驗、掃描電鏡分析、金相分析、差熱分析(dsc)和熱膨脹性能測試(dil)探討了qt700的彈性模量、力學性能、顯微結構及熱性能之間的關系。結果表明:球墨鑄鐵的彈性模量、抗拉強度及球化率相關;材料的熱性能、塑韌性與石墨球的尺寸有一定關系;dsc曲線與珠光體含量存在一定關系。

在鐵路機車彈簧外套(qt450-10)的厚壁處易出現開花狀石墨,認為是該鑄件兩耳孔處為熱節部位,加之澆注系統不合理所致。為此采用垂直封閉式澆注系統、選用低re球化劑,以及控制鐵液出爐溫度≥1520℃,澆注溫度在1420~1460℃等措施,改善了鑄件內在質量,提高了外套鑄件的成品率。

球墨鑄鐵的石墨漂浮及其防止措施

簡述了薄壁球墨鑄鐵容易產生白口組織的原因,抑制白口組織的生成應促進石墨化、增加石墨球數。介紹了化學成分c、si、s、mn、稀土元素及球化、孕育處理對石墨化的影響。應通過嚴格控制鐵液成分、加強孕育并適當添加稀土元素,促使鐵液充分石墨化,增加石墨球數來有效抑制白口生成。

使用自行研制的大斷面鑄件冷卻模擬裝置,研究了不同共晶時間球墨鑄鐵樣品的石墨形態及相關的力學性能。驗證了這一裝置對于厚大斷面球鐵鑄件研究的有效性。隨著共晶時間的延長,鑄件的石墨形態逐漸偏離球形,向異常化趨勢發展,石墨顆粒的圓整度隨之降低。異常石墨的形態表現出相互聯結的立體網絡狀。

研究了鉍對球墨鑄鐵組織和性能的影響,特別是對低溫沖擊韌性的影響。實驗設計了合適的化學成分和含鉍量,制定出合理的生產工藝和熱處理工藝。利用光譜分析儀、金相顯微鏡、低溫沖擊試驗機等設備對試樣的化學成分、金相組織和力學性能進行了檢測和觀察。結果顯示,適量的鉍可以減小石墨球徑,增加石墨球數量,提高球鐵的低溫沖擊韌度。鑄態下,未加鉍的試樣低溫沖擊韌性約在9j左右。經熱處理后,與鑄態下加鉍試樣的低溫沖擊韌性近似,在12~13j左右。加鉍并熱處理后,低溫沖擊韌性最高可到17j。另外,隨著加鉍后石墨球的細化,低溫沖擊韌度數值波動變小,性能變得更加穩定。

球墨鑄鐵

介紹了等溫淬火球墨鑄鐵引錠桿鑄造生產工藝特點及其鑄態組織要求,詳細分析了主要合金元素的作用,運用正交試驗法對等溫淬火球墨鑄鐵(adi)引錠桿的熱處理工藝進行了優化試驗,并對該引錠桿的淬透性進行了檢測。試驗結果表明,最大壁厚為140mm的adi引錠桿需要進行必要的合金化,合金元素的加入量為:ωmo=0.2～0.3％,ωni=0.4～0.5％,ωcu=0.5～0.8％;該adi引錠桿的優化熱處理工藝為:在900℃奧氏體化保溫90min,再進行360℃等溫淬火,等溫“時間窗口”為90～120min;在該成分與熱處理工藝條件下,引錠桿可以淬透,能夠獲得以針狀鐵素體9殘余奧氏體為基體的組織,其力學性能達到qt900-8。

介紹了球墨鑄鐵中奧氏體枝晶的形成、分類及影響因素,指出奧氏體枝晶排列方向的控制對進一步挖掘球鐵力學性能潛力的意義;同時闡述了溶質元素、凝固速度等因素對球鐵偏析的影響規律。

研究了si-ba孕育劑量對球墨鑄鐵石墨形態、球化率及力學性能的影響,研究方法是在原鐵液化學成分、球化劑種類及加入量、澆注溫度、孕育方法、澆注時間及二次孕育等都不變的情況下,改變隨流孕育劑的種類。試驗結果表明:(1)合理控制si-ba孕育劑的用量能有效改善球墨鑄鐵的石墨形態,為了保證孕育效果,si-ba孕育劑的加入量應控制在0.3%~0.5%;(2)在保證產品質量的前提下,減少si-ba使用量方案的實施,節約了生產成本。

用fesimg6re2低鎂球化劑分別對不同球化處理溫度的鑄鐵進行了蓋包法球化處理試驗。通過對不同球化處理溫度下鐵液中鎂吸收率、石墨大小和球化率、球鐵力學性能的比較,分析了球化處理溫度對球鐵組織和性能的影響。

加銅的球墨鑄鐵無論鑄態或熱處理都引起了組織及性能的變化，這種改變拓寬了球墨鑄鐵的應用范圍。本文介紹了銅在球鐵中的加入工藝及其對組織和性能的影響。

用定向凝固技術究研了單一稀土元素la對鑄鐵石墨形態的影響,發現隨著加la量的增加,石墨形態從片狀變到蠕蟲狀、球狀;加入反球化劑al,可使蠕蟲狀石墨范圍擴大。

介紹了國內相關的低溫高韌性球鐵的標準,探討了化學成分、鑄造工藝和顯微組織對鑄態球墨鑄鐵低溫韌性的影響,研究確定了鑄態低溫韌性球墨鑄鐵的成分和鑄造工藝,生產出符合風電行業和其他低溫環境條件下使用的球墨鑄鐵件。