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前輩高人總結的球鐵鑄造知識

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發(fā)表時(shí)間:2024-01-25 09:10

前輩高人總結的球鐵鑄造知識

所謂的標準就是實(shí)際工作中的總結,以下通過(guò)學(xué)習前輩經(jīng)驗的總結請參考:

一、球鐵件不球化或球化不良

特征:

1、鑄件斷口呈灰黑色,力學(xué)性能明顯偏低,金相檢查可發(fā)現石墨呈片狀,鑄件的殘余鎂量和稀土量太低,這種狀況一般是不球化。

2、鑄件斷口仍呈銀灰色,但有分散的灰黑點(diǎn),力學(xué)性能偏低,金相檢查可發(fā)現小部分石墨呈片狀或蠕蟲(chóng)狀,鑄件的殘余鎂量和平共處稀土量比政黨含量偏低,這種狀況一般為球化不良。

防止措施:

  根據原鐵液的含量以及球化劑的鎂和稀土含量來(lái)決定球化劑的加入量,例如采用WMg)在7%-9%,WRE)在2%-5%的球化劑,處理溫度不超過(guò) 1500℃時(shí),表達式的加入量可供參考,具體加入量應根據各廠(chǎng)的情況作適當調整。

球化處理要確?;瘎┡c鐵液有足夠的反應時(shí)間,一般情況下反應時(shí)間在80-100秒為**。處理好的球鐵要盡快澆注。

盡量降低原鐵液含量硫量,如使用高碳低硫焦炭,有條件的話(huà)可采用脫硫處理,原鐵液出鐵時(shí)要避免出到爐渣(爐渣中硫是鐵液的3-4倍)。

嚴格控制生鐵中的反球化元素(如砷、鉛,、鈦、鋁等的含量)。

防止鐵液氧化,處理球鐵時(shí)溫度要適中,根據鐵液化溫度的高低,來(lái)選擇球化劑的化學(xué)成分。

大斷面件應適當降低稀土含量,必要時(shí)可加入少量銻中和稀土使用球墨畸變的作用。

二、球化衰退

特征:同包鐵液澆注的然后件中,前期澆注的球化良好,后期澆注的鑄件球化不良,或者不球化。

防止措施:

  處理好的鐵液盡快澆注,鐵液表面要覆蓋保溫材料,避免鐵液表面氧化。

  確保鐵液有足夠的殘余鎂量,厚大斷面的球鐵件可采用衰退能力較強的球化劑,(釔基生稀土鎂球化劑)。

三、石墨漂?。ê_(kāi)花狀石墨)

特征:在鑄件斷口的上表面可見(jiàn)到一層清晰、密集的黑斑,金相檢查可發(fā)現斷面頂部石墨球聚集,聚集層下部有時(shí)有連續的或者個(gè)別的開(kāi)花狀石墨。

石墨漂浮嚴重削弱球鐵的力學(xué)性能,使強度、硬度、伸長(cháng)率和沖擊韌度都明顯降低。

防止措施:

   嚴格控制碳當量,這是解決石墨漂浮的根本途徑,一般情況下,碳當量控制在4.3%-4.7%.薄小件偏上限,厚大件偏下限。

  加快鑄件的冷卻速度,在厚大部位處放置冷鐵。有時(shí)候可加入一些反石墨化元素(如鉬)

  球化劑的稀土含量不宜太高。

四、縮孔縮松

1影響因素

(1)碳當量:提高碳量,增大了石墨化膨脹,可減少縮孔縮松。此外,提高碳當量還可提高球鐵的流動(dòng)性,有利于補縮。但提高碳當量時(shí),不應使鑄件產(chǎn)生石墨漂 浮等其他缺陷。

(2)磷:鐵液中含磷量偏高,使凝固范圍擴大,同時(shí)低熔點(diǎn)磷共晶在最后凝固時(shí)得不到補給,以及使鑄件外殼變弱,因此有增大縮孔、縮松產(chǎn)生的傾向。一般工廠(chǎng) 控制含磷量小于0 08%。

(3)稀土和鎂:稀土殘余量過(guò)高會(huì )惡化石墨形狀,降低球化率,因此稀土含量不宜太高。而鎂又是一個(gè)強烈穩定碳化物的元素,阻礙石墨化。由此可見(jiàn),殘余鎂量 及殘余稀土量會(huì )增加球鐵的白口傾向,使石墨膨脹減小,故當它們的含量較高時(shí),亦會(huì )增加縮孔、縮松傾向。

(4)壁厚:當鑄件表面形成硬殼以后,內部的金屬液溫度越高,液態(tài)收縮就越大,則縮孔、縮松的容積不僅絕對值增加,其相對值也增加。另外,若壁厚變化太突 然,孤立的厚斷面得不到補縮,使產(chǎn)生縮孔縮松傾向增大。

(5)溫度:澆注溫度高,有利于補縮,但太高會(huì )增加液態(tài)收縮量,對消除縮孔、縮松不利,所以應根據具體情況合理選擇澆注溫度,一般以13001350℃ 為宜。

(6)砂型的緊實(shí)度:若砂型的緊實(shí)度太低或不均勻,以致澆注后在金屬靜壓力或膨脹力的作用下,產(chǎn)生型腔擴大的現象,致使原來(lái)的金屬不夠補縮而導致鑄件產(chǎn)生 縮孔縮松。

(7)澆冒口及冷鐵:若澆注系統、冒口和冷鐵設置不當,不能保證金屬液順序凝固;另外,冒口的數量、大小以及與鑄件的連接當否,將影響冒口的補縮效果。

2 防止措施

(1)控制鐵液成分:

保持較高的碳當量(>3 9%);盡量降低磷含量(<0 08%);降低殘留鎂量(<0 07%);采用稀土鎂合金來(lái)處理,稀土氧化物殘余量控制在0 02%0 04%。

(2)工藝設計

要確保鑄件在凝固中能從冒口不斷地補充高溫金屬液,冒口的尺寸和數量要適當,力求做到順序凝固。

(3)必要時(shí)采用冷鐵與補貼來(lái)改變鑄件的溫度分布,以利于順序凝固。

(4)澆注溫度應在13001350℃,一包鐵液的澆注時(shí)間不應超過(guò)25min,以免產(chǎn)生球化衰退。

(5)提高砂型的緊實(shí)度,一般不低于90;撞砂均勻,含水率不宜過(guò)高,保證鑄型有足夠的剛度。

五、夾渣

1 影響因素

(1) 硅:

硅的氧化物也是夾渣的主要組成部分,因此盡可能降低含硅量。

(2)硫:

鐵液中的硫化物是球鐵件形成夾渣缺陷的主要原因之一。

硫化物的熔點(diǎn)比鐵液熔點(diǎn)低,在鐵液凝固過(guò)程中,硫化物將從鐵液中析出,增大了鐵液的粘度,使鐵液中的熔渣或金屬氧化物等不易上浮。

因而鐵液中硫含量太高時(shí),鑄件易產(chǎn)生夾渣。

球墨鑄鐵原鐵液含硫量應控制在0 06%以下,當它在0 09%0 135%時(shí),鑄鐵夾渣缺陷會(huì )急劇增加。

(3)稀土和鎂:

近年來(lái)研究認為夾渣主要是由于鎂、稀土等元素氧化而致,因此殘余鎂和稀土不應太高。

(4)澆注溫度:

澆注溫度太低時(shí),金屬液內的金屬氧化物等因金屬液的粘度太高,不易上浮至表面而殘留在金屬液內;溫度太高時(shí),金屬液表面的熔渣變得太稀薄,不易自液體表面去除,往往隨金屬液流入型內。

而實(shí)際生產(chǎn)中,澆注溫度太低是引起夾渣的主要原因之一。此外,澆注溫度的選取還應考慮碳、硅含量的關(guān)系。

(5)澆注系統:

澆注系統設計應合理,具有擋渣功能,使金屬液能平穩地充填鑄型,力求避免飛濺及紊流。

(6)型砂:

若型砂表面粘附有多余的砂子或涂料,它們可與金屬液中的氧化物合成熔渣,導致夾渣產(chǎn)生;砂型的緊實(shí)度不均勻,緊實(shí)度低的型壁表面容易被金屬液侵蝕和形成低熔點(diǎn)的化合物,導致鑄件產(chǎn)生夾渣。

2 防止措施

(1)控制鐵液成分:

盡量降低鐵液中的含硫量(<0 06%),

(2) 熔煉工藝:

要盡量提高金屬液的出爐溫度,適宜的鎮靜,以利于非金屬夾雜物的上浮、聚集。

扒干凈鐵液表面的渣子,鐵液表面應放覆蓋劑(珍珠巖、草木灰 等),防止鐵液氧化。

選擇合適的澆注溫度,**不低于1350℃。

(3)澆注系統要使鐵液流動(dòng)平穩,應設有集渣包和擋渣裝置(如濾渣網(wǎng)等),避免直澆道沖砂。

(4)鑄型緊實(shí)度應均勻,強度足夠;合箱時(shí)應吹凈鑄型中的砂子。

六、石墨漂浮

1 影響因素

(1)碳當量:

碳當量過(guò)高,以致鐵液在高溫時(shí)就析出大量石墨。

由于石墨的密度比鐵液小,在鎂蒸汽的帶動(dòng)下,使石墨漂浮到鑄件上部。

碳當量越高,石墨漂浮現象越嚴重。

應當指出,碳當量太高是產(chǎn)生石墨漂浮的主要原因,但不是**原因,鑄件大小、壁厚也是影響石墨漂浮的重要因素。

(3) 硅:

在碳當量不變的條件下,適當降低含硅量,有助于降低產(chǎn)生石墨漂浮的傾向。

(4)稀土:

稀土含量過(guò)少時(shí),碳在鐵液中的溶解度會(huì )降低,鐵液將析出大量石墨,加重石墨漂浮。

(5) 球化溫度與孕育溫度:

為了提高鎂及稀土元素的吸收率,國內試驗研究表明,球化處理時(shí)最適當的鐵液溫度是13801450℃。

在此溫度區間,隨著(zhù)溫度升高,鎂和稀土的吸收率增加。

(6) 澆注溫度:

一般情況下,澆注溫度越高,出現石墨漂浮的傾向越大,這是因為鑄件長(cháng)時(shí)間處于液態(tài)有利于石墨的析出。若縮短凝固時(shí)間,隨著(zhù)澆注溫度升高, 石墨漂浮傾向降低。

(7)滯留時(shí)間:

孕育處理后至澆注完畢之間的停留時(shí)間太長(cháng),為石墨的析出提供了條件,一般這段時(shí)間應控制在10min以?xún)取?/span>

2 防止措施

(1)控制鐵液成分:

嚴格控制碳當量,不得大于4 6%;鐵液的含碳量不得大于4 0%,可用廢鋼來(lái)調整鐵液的含碳量;

采用低硅(<1 2%)生鐵;

改進(jìn)孕育處理,增強孕育效果,這樣可降低孕育硅鐵量。

(2)控制稀土的加入量:

在保證球化的前提下,加入量要少。

(3)改進(jìn)鑄件的結構,使壁厚盡量均勻,且小于60mm;

若壁厚相差很大、熱節很大,可在厚壁或者熱節處加放冷鐵;

若是熱節或厚壁位置在鑄件頂部,可在此處加冒口。

(4)嚴格控制溫度:

通常要求在13801450℃進(jìn)行球化處理,13601400℃進(jìn)行澆注。

同時(shí),盡量縮短鐵液出爐到澆注之間的滯留時(shí)間。

(5)必要情況下,可以加入鉬等反石墨化元素,提高碳在鐵液中的溶解度,從而減少石墨析出。

七、皮下氣孔

1 影響因素

(1)碳當量:

適當增加含硅量有助于皮下氣孔的減少。

同時(shí),在硅量保持不變的情況下,隨著(zhù)含碳量的增加,球鐵中皮下氣孔的個(gè)數呈現出單峰曲線(xiàn),且峰值點(diǎn)總保持在共晶點(diǎn)左右,因此,**將碳硅含量選擇得高一些,以使球鐵的碳當量稍大于共晶點(diǎn)。

(2)硫:

硫高會(huì )引起皮下氣孔等缺陷,當含硫量超過(guò)0 .094%時(shí)就會(huì )產(chǎn)生皮下氣孔,含硫量越高,情況越嚴重。

(3)稀土:

鐵液中加入稀土元素能脫氧、脫硫,提高鐵液表面張力,因此有利于防止產(chǎn)生皮下氣孔。

但稀土含量太高,會(huì )增加鐵液中氧化物的含量,使氣泡外來(lái)核心增加,皮下氣孔率增加。

(4)鎂:

過(guò)高的鎂將會(huì )加劇鐵液的吸氫傾向,大量的鎂氣泡和氧化物進(jìn)入型腔,增加氣泡的外來(lái)核心;

此外鎂蒸汽直接與砂型中的水分作用,產(chǎn)生MgO煙氣及氫氣,也會(huì )產(chǎn)生皮下氣孔。

(5)鋁:

鐵液中的鋁是鑄件產(chǎn)生氫氣孔的主要原因。

據報道,當濕型鑄造球墨鑄鐵的殘留鋁量為 0.030%0 .050%時(shí),將產(chǎn)生皮下氣孔。

(6)壁厚:

皮下氣孔還有“壁厚效應”特征,即氣孔的產(chǎn)生在一定壁厚范圍內,實(shí)際上這與鑄件的凝固速度有關(guān)。

鑄件壁厚大時(shí),其凝固結皮時(shí)間推遲,有利于氣泡逸出。

因此,一般來(lái)說(shuō)壁厚小于6mm或大于25mm時(shí)不易產(chǎn)生皮下氣孔。

(8) 澆注溫度:

澆注溫度類(lèi)似于壁厚效應,也有一個(gè)溫度范圍,在12851304℃時(shí),皮下氣孔相當嚴重。

筆者進(jìn)一步研究認為,不同的壁厚其危險溫度也不相同,因此,應根據鑄件壁厚共同確定澆注溫度。

當然,提高澆注溫度能延緩氧化膜的生成,防止熔渣進(jìn)入型腔,同時(shí)對砂型烘烤時(shí)間加長(cháng)使水分向外遷移。

(9) 型砂含水率:

鑄型產(chǎn)生皮下氣孔的傾向按下列順序依次減?。簼裥?、干型、水玻璃型、殼型。

司乃潮的研究也證明了這一點(diǎn),即隨著(zhù)型砂水分的提高,球鐵產(chǎn)生皮下氣孔的傾向增大,而當型砂水分小于4 .8%時(shí),皮下氣孔率接近于零。

(10)   型砂緊實(shí)度與透氣性:

型砂的透氣性太低,導致型壁所產(chǎn)生的氣體不能排出型外,而向金屬侵入,致使鑄件產(chǎn)生氣孔;

隨著(zhù)型砂緊實(shí)度的增加,皮下氣孔的傾向也加大,但當緊實(shí)度相當高時(shí),傾向又減小,這可能是由于表層砂緊實(shí)度高,增大了水分向鑄件方向的遷移阻力,但若型砂水分也高,將使水蒸氣爆炸的可能性增加。

(11) 澆冒口:

合理設計澆冒口,使鐵液平穩澆注,并具有較強的擋渣功能;同時(shí),適當增加直澆道和冒口的高度,以增加金屬液的靜壓力。。

八、球化衰退及球化不良

1 影響因素

(1)碳當量:

鐵液的碳當量太高時(shí)(尤其是硅含量也高時(shí))將使石墨球化受到影響。

試驗表明,對于厚壁鑄件,當碳當量超過(guò)共晶成分時(shí)就有可能產(chǎn)生開(kāi)花狀石墨。

但是提高鐵液的含碳量有利于鎂回收率的提高。

因此生產(chǎn)中大多采用高碳低硅的原則,通常含硅量控制在2%左右。

此外,碳當量的選取還與鑄件壁厚有關(guān):當壁厚為6.576mm時(shí),碳當量為4.35%4.7%;當壁厚>76mm,碳當量為4.3%4 .35%。

(2):

當鐵液中的含硫量太高時(shí),硫與鎂和稀土生成硫化物,因其密度小而上浮到鐵液表面,而這些硫化物與空氣中的氧發(fā)生反應生成硫,硫又回到鐵液,又重復上述過(guò)程,從而降低了鎂與稀土含量。當鐵液中的硫大于0.1%時(shí),即使加入多量的球化劑,也不能使石墨完全球化。

(3)稀土與鎂:

稀土與鎂含量過(guò)低時(shí),往往產(chǎn)生球化不良或球化衰退現象。

一般工廠(chǎng)要求球化劑的加入量為1.8%2.2%。

(4)壁厚:

鑄件壁太厚也容易產(chǎn)生球化不良及衰退缺陷,主要是因為鐵液在鑄型中長(cháng)時(shí)間處于液態(tài),鎂蒸汽上浮,造成鎂含量降低;共晶時(shí)大量石墨生成而釋放出的結晶潛熱使奧氏體殼重新熔化,石墨伸出殼外而畸形長(cháng)大,形成非球狀石墨。

(5)溫度:

若鐵液溫度過(guò)高,鐵液氧化嚴重,由于鎂與稀土易與氧化物產(chǎn)生還原反應,而使得鎂、稀土含量降低,同時(shí)高溫也將增加鎂的燒損和蒸發(fā);

鐵液溫度太低,球化劑不能熔化和被鐵液吸收,而上浮至鐵液表面燃燒或被氧化。

(6)滯留時(shí)間:

鐵液中鎂的含量是隨孕育處理后停留時(shí)間的增加而減少,其主要原因是因硫及鎂、稀土的氧化與蒸發(fā)造成的。

一般情況下,滯留時(shí)間不超過(guò)20min。

(7)澆冒口:

澆冒口若設計不合理,會(huì )產(chǎn)生澆注時(shí)間太長(cháng)、鐵液飛濺以及卷入空氣,使鎂、稀土氧化嚴重。

2 防止措施

(1)嚴格控制鐵液成分:

選擇合適的碳當量;鐵液中的含硫量應小于0 08%(其中生鐵含硫不得大于0 03%,焦碳含硫不得大于0 08%),可采用小蘇打進(jìn)行脫硫。

(2)加入足夠的球化劑,

(3)合理設計鑄件結構,避免壁厚過(guò)大,也可在壁厚處加冷鐵以提高凝固速度,縮短液態(tài)時(shí)間,從而防止球化衰退及不良。

(4)注意處理溫度。

出爐溫度應低于1460℃,以防球化劑嚴重燒損;

要防止高溫下的氧化現象,蓋好覆蓋球化劑的鐵板(厚度應>3mm);

鐵液扒渣后應用草木灰等蓋好;

當鐵液溫度>1350℃出現球化不良及衰退時(shí),可補加球化劑;

而當<1350℃時(shí)就不能補加球化劑,也不得澆注球鐵件, 只能補加其它鐵液澆注不重要的灰鑄鐵件或芯骨等。

(5)鐵液出爐后應及時(shí)澆注,滯留時(shí)間不得超過(guò)20min。

(6)合理設計澆冒口,,采用型內和型上球化處理,加強孕育。


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