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内容导航:1、蠕墨铸铁的生产技术2、什么是蠕墨铸铁3、请问灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁各自的特点。4、蠕墨铸铁的组织是什么样的?1、蠕墨铸铁的生产技术
蠕铁具有良好的综合性能 ,蠕铁对化学成分的要求不像铬钼铜合金灰铸铁那 样严格 。大体 范围是 :
碳当量:4.3%-4.6%,即共晶或过共晶成分。如果是亚共晶,它虽然有利于蠕墨铸铁的形成,但容易产生缩松缺陷,不利于铸件渗漏缺陷的解决。
如果碳当量过高,会导致石墨析出过多,导致石墨漂浮,会使铁液流动迅速恶化,产生蜂窝状缺陷。
含碳量:在常规生产条件下,多采用化学分析法分析含碳量,多使用碎屑进行化验, 只要配料基本不变 ,它对蠕化处理和蠕 铁性 能影响不太敏感 。如果 是采 用 高碳生 铁或 高碳 返 回料 ,即便 不控 制它 ,铁液 的含 碳量 也会 略有 下降 。如 果铸件 较 厚部 位中出现 石 墨漂 浮或 聚集 ,则 可 在炉 料 中加入 少 许 (5%~ 10%)的废钢 。 大体上 来 说 ,蠕化 处理 前 的含 碳量 掌握 在 3.6%以上 。
含 硅 量 :蠕 化 处 理后 的铸 件 终硅 量 大 体 控制 在2.2%~3.2%为宜 。厚 大铸 件取 下 限 ,薄小 铸件 取上 限 ;铸 件要求 珠 光体 基体取 下 限 ,铁 素 体基体 取 上 限 ;这样 ,处 理前 的铁 液含 硅量 就必 须预 先考 虑蠕 化处 理时蠕 化剂 和孕 育剂 带进 铁液 中的硅量 。
含 锰 量 :它 对 蠕化 处 理 效 果没 有 明 显 影 响 ,蠕 化处 理前 后 其 含量 变 化 不大 (严 格 说 ,有微 小 下 降 ),因此在 一般 含量 范 围 内 ,可不 严格 控制 。但 制取 铁素 体蠕 铁 时 ,其含 量 控制 在 0.4%以下 为宜 ;而制 取珠 光体蠕 铁 ,其 含 量应 适 当 超 过 0.9% ;在 此 以 下 ,对 增 加 珠光体 数量 影 响不很 敏感 。含磷量 :它对 蠕化 处理 效果 也没 有 明显影 响 ,蠕化 处理 前后 其 含量变 化 不大 。但其 含 量 的增 加会 明显地 加 大蠕铁 的缩 松倾 向 ,使铸件 冒汗 、渗漏 加剧 ,并增加 蠕铁 的脆 性 。
含硫 量 :它 严 重 地影 响 蠕 化处 理 效 果 ,这 方 面 问题 请参 阅本 刊 上一期 的问答 。你 厂 主要 是 希望解 决 汽缸 盖 的渗漏 和 开裂 问题 ,因此 ,除 了要 求蠕 化处 理前 的铁 液低 磷 、硫之 外 (最 好从 源头把 关—— 采 用低 磷 、硫炉 料 ),碳 、硅 、锰 的含量采用 上述 范 围 的中限 即可 。这 种成 分 的蠕铁 ,其基 体组织 一般 是铁 素体 +珠 光 体混 合基 体 。长期 的试 验和使 用效果 表 明 ,即便 这 样 ,其 力学 性 能 、耐 热疲 劳性 能和 耐磨 性也优 于铬钼 铜合 金灰 铸铁 。
常用的蠕化方法:
用 于 电炉 铁 液,可 以采 用 处理 冲天 炉 铁液 的方法 ;也 可在 铁 液 达 到预 定 的处 理 温 度后 ,扒 除炉 内铁液表面浮渣 ,然后将稀土硅铁合金置于其上 ,待稀土硅铁合金呈半熔融状态时 ,出铁 ,利用铁流 自身的冲力进 行搅拌 。
稀 土硅铁 +稀 土镁硅 铁合 金 复合蠕 化 剂特点 :
稀 土硅 铁镁 合 金实 际上是 球 化剂 ,一般 不单独 用作 蠕 化剂 ,而是 与 稀 土硅 铁 合 金 复合 使 用 ,当成 蠕 化处理 时 的 “引爆 剂 ”,利用 其 中 的镁 在铁 液 中的 “沸 腾效应 ”进行 自搅 拌 ,以代 替人 工搅 拌 。当处 理一 包铁 液量较 大时 ,这是 解决 人工 搅 拌 困难 的好办 法 。对 于本来 就生 产球 铁 的 厂 家来 说 更 为方 便 ;缺 点 是 ,镁 是 强烈 的 石墨球 化元 素 ,由于镁 在 蠕 化 剂 中 的存 在 ,使 这种 复合 处 理法 获 得 蠕 虫状 石 墨 的 适宜 加 入 量 范 围小于单独 用稀 土硅 铁合 金作 蠕 化剂 的范 围。此 外 ,蠕 化处 理时 ,镁沸 腾产 生 的烟 、光会 污染 车 间环境 。
处 理方法 —— 包底 引爆 法 :将稀土硅铁镁合金颗粒(粒度与稀土硅铁合金相仿 )置 于铁液 包底 的凹坑 内 ,稀 土硅 铁合金 (或稀 土钙硅 铁合 金 等其 它 无 “沸 腾效 应 ”的蠕 化 剂 )覆 盖 其 上 ,再 覆盖 一 层 无油 迹 、无 锈 的铁 屑或 铁 豆 (最 好 是球 铁或 蠕铁 的 ),用于 控制 开始 引爆 的时 间 ,覆 盖层 的厚度根 据起爆 时 间 的早晚 酌定 ,最后 用 捣砂锤 将其 轻 轻捣实— — 出铁进 行 蠕化 处理 。
注 意 :
(1)“引爆 剂 ”的牌 号 和数 量 :在可 以“引爆 ”的前提 下 ,应 尽可 能 少 用 “引爆 剂 ”,而 且 尽可 能 选 用 含镁量 较低 的稀 土镁 硅铁 合金 ,以减小 石 墨的球 化倾 向。一 般 来说 ,铁 液 温 度较 低 时 ,选 用 含 镁量 较 高 的 稀 土硅铁镁 合金 (如 冲天炉 铁 液 ,用 含镁 6%~8%的合 金 );反之 ,选 用 含 镁 量 较 低 的合 金 (如 电 炉 铁 液 ,用 含镁3%~4%的合金 );其 数量 约 占复合 蠕化 剂总 量 的 1/3~1/5。“引爆 ”太 激烈 ,会减 少蠕 化 剂 的吸收 ,增加 产生的烟 、光 。(2)出铁 时 ,铁 流切勿 直接 冲在 包底 的蠕 化 剂上 ,否 则蠕 化 剂 可能 被 冲漂 ,浮 于铁 液 表 面烧 损 ,严重 影响蠕 化剂 的 吸收 。
稀 土锌硅 铁合 金 系列 蠕化 剂:
特点 :这是 笔者 于 1979年首 创 的新型 蠕化 剂 。笔者根 据 自己提 出 的“浮渣 ”形 成机 理认 为 ,上 述 复合 蠕化 剂 用 稀 土镁 硅铁 合 金引 爆 ,的确 使 “浮 渣 ”减 少 了 ,但 它 是从 蠕 化剂 颗 粒 外部 来 破 坏 化 学反 应产 物 包覆层 的 ,因此 “浮渣 ”的 消除 仍 不 够理 想 ,而 且 镁 增 大 了石 墨 的球 化倾 向 ;锌 的沸 点 比镁 低 ,而且 不 会 使 石墨球 化 ,因此 将 适 量 的锌 与 稀 土硅 铁 熔成 合金 ,则 可克服 “引爆 剂 ”的缺点 。若 在 这种合 金 中加人 少 量强 烈促进石 墨 化的铝 。则可 明显 减小 蠕铁 的 白 口倾 向。这种新 型 蠕 化剂 获 得 蠕虫 状 石 墨 的 适宜 加 入 量 范 围 与单独 使 用 稀 土硅 铁 合金 相 近 ,而 大 于稀 土 硅 铁+稀 土镁硅 铁合 金 复合 蠕化剂 ; 白 口倾 向均小 于两 者 ;“浮渣 ”最 少 ,蠕 化处理 后不 需搅 拌 ,简化 了蠕 化处 理 工艺 。用于 中 、大铸 件可 不孕 育 。
处理 方法 ,底 冲人法 :将稀土锌硅铁合金颗粒 (粒度与稀土硅 铁 合金 相 仿 )置 于 铁 液包 底 的 凹坑 内 ,再 覆盖 一层 无 油 迹 、无锈 的铁 屑或 铁 豆 ,用 于控 制 开 始 “沸 腾 ”的时 间 ,其 厚 度根 据 “沸 腾 ”情 况 酌 定 ,然 后 用 捣砂 锤将 其 轻轻 捣实 ,出铁 进行 蠕 化处 理 。
包 底引爆 法 :稀 土锌 硅铁代 替 稀 土镁 硅 铁合 金作为“引爆 剂”与稀 土硅铁 合 金组 成复 合蠕 化剂 ,其 效果与上 述 相 似 ,而 石 墨球 化倾 向减 小 。
注 意 :
(1)在 可 以使 蠕 化 处理 铁 液 “沸腾 ”的 前 提下 ,应尽 可能 选 用 含锌 量较 低 的合 金 ,以避 免 “沸 腾 ”过 激 ,减少产生的烟 、光。含锌量 的选用依铁液温度而定 ,这方而可参考“包底引爆法”的注意事项。
(2)铁流 冲人 包底 的位 置 同包底 引爆 法 。
以 上 只是 国内 常 用 的适 用 的蠕 化 剂 和蠕化 处理 方法 。有 的厂家 根据 本厂 的具 体情 况 选用 了其 它成 分 的蠕 化 剂 (如 稀 土钙 系 、稀 土 镁一钛 系 、稀 土镁一钙 系 等 等 )和 相 应 的 蠕 化 处 理 方 法 ;或 自行设 计蠕化 剂成 分 向蠕 化剂 生产 厂家 订购 ;蠕 化处 理 方法 也还有许多种 ,其中有当前备受国内外关注的适用于精确控 制蠕 化率 的 喂线法 。
要 求蠕化率在 80 % 以上 ,但 目前我 厂蠕 化率 只 能稳定 在 50%以上。据报 道 ,喂线 法技 术 可达 到 此要 求,喂线法是 目前 国内外备受关注的一种能精确控 制铁 液变 质处 理效 果 的炉前 处 理方 法 。
喂 线法的优 点:
线 法就 是 将 包 有 变质 剂 的包 芯线 直接 插 入 铁液 中 ,使 变质 剂 与原 铁 液 进 行 反应 ,按 预 定 的 目标 得到球 墨铸铁 、蠕墨铸铁 以及孕育铸铁铁液 的方法和其 它 的各种 变 质处 理方 法相 比 ,喂线 法 的最大优 点 是 ,一 旦 发现 带 人 的 变 质剂 不 够 时 ,可继 续 补加 。因为它使用钢皮保护层能使变质剂直接运到包底进 行 反应 。这 对蠕 墨铸 铁 的处理 尤 为重要 。
在 离心球 墨 铸铁 管 的大批 量生 产 中 ,与传 统 的稀土 一镁 冲人 法 相 比 ,镁芯 线 喂线 球 化方 法 具 有 球化 率高 ,石墨 细 小 ,铸件 的 内在 质 量 高 ,铁 液 纯 净度 好 ,处理 温 降小 ,作业 环境 好 ,操 作稳 定 ,加入 量可 以随时 调整等 特点 。
在蠕 铁 生产 中 使用 喂 线 法 ,通 过 有 效控 制 喂线量 ,在 蠕化 处 理过 程 中对铁 液 重 量 、铁 液 的 原始 含 硫量 、处理温度 、喂线速度等精确检测和控制 ,使吸收率稳定 ,镁 和稀 土残 留量 稳 定 ,满 足蠕 化 处 理 中镁 和稀土残 留量稳定 、严 格地 控制 在一 个很 窄 的范 围 内的要求 ,从 而能保 证稳 定 生产 高蠕化 率蠕 墨铸 铁 的要求 。
如何 正确使 用 喂线 法:
目前 世 界工 业 发 达 国 家对 在 进 行铸 铁 变 质 处理中应用 喂线 技术 普遍 予 以重视 ,并 广泛 用 于生产 中。变 质处 理方 法 时 ,把 喂线 法列为首选 方法 。研 制成 功 硅镁包 芯 线产 品,并应 用于大批 流水 生产 中。球 墨铁喂线 处理 工艺逐 步完 善成 熟 ,喂线 处理 工艺 在 铁液 球化 质量 、球化 处 理 成本 、粉 尘 治 理 、反 应 室 设计 操 作 等方 面均 得到广大 用户 的认 可 。在 喂线 法处 理 中 ,关键 技 术有 三 :
(1)完善 的生产 条件 准备
芯线 :目前 使用 的有 两 类 ,即镁合 金 芯 线 和 纯镁 芯线 。此 外 ,可根 据不 同用 户要 求 ,选 用不 同的合 金组 分 。
变 质处 理包 :一 般每 包处 理 的铁液 重 量可 为1.0-6.0t,铁 液包 的高 径 比应 为 1.2~1.5。
喂线设 备 :调 速范 围 为 0~200m/min。根 据铁 液重 量 、铁 液 的原 始含 硫量 、处理 温度 、喂线 速 度等 参数 ,经 电脑 处理 后 自动进 行 喂 线处 理 ,从 而保 证 加 入 量 的精 确 和质 量控制 。
(2)严格 的喂 线工 艺参 数控 制
①喂线速度:合适的喂线速度应该是芯线到达包底 后 钢皮 完全 熔化 ,变 质剂 与铁 液之 间 的冶金 反应 在包 底 进行 ,从 而能 充分 发挥 变质 剂 的作用 。
② 变 质处理温 度 :根据 铸件 大小 、壁 厚情 况及 生产 条件 ,处理 温度应在 1400~1550~C。③变质处理 时间 :喂线结束后反应时间不应低于 lmin,以稳定镁 的吸收率 。④变质处 理包 的 高径 比和包 盖 的密封 性 -变质 处 理包 高 径 比取 的恰 当 ,可 增 加 镁蒸 气 和 铁 液 的接 触 时 间 ,有 利 于提 高 镁 吸收 率 。 密封 效 果 好 ,可 减 少 烟 雾 和铁 液 飞溅 。
(3)预 防变 质衰 退喂线 变 质 处 理后 15min内一 般不 会产 生 影 响 质量 的衰退 问题 。按 试验 数据 分析 ,变 质处 理后 残 留镁量 的 消 失 (减 少 ) 速 度 大 约 为 每 分 钟 0.0005% --0.001%,
如何将 喂 线法 正确 应用 在蠕 铁生 产 中
蠕 化处 理后 的镁 、稀 土 的残 留含量 决定 了石墨 的形 状 和各类 石 墨数量 ,国外研 究 了凝 固后铸 件 中石 墨球 比例 与镁含 量 的关 系 ,认 为 :MgO.01%为 片状 石 墨 ,O.O1%~0.018% ,蠕 化 率>8O% ;0.018%~O.025% ,蠕 化率>5O%~80%;0.025%~0.04%为不 同球 化 等级 的球 墨铸铁 。故 获得 蠕 墨铸 铁 的含 镁 量 范 围仅 为 ±O.004% ,这在 工业 生产 中还 是难 以控 制 的含 量范 围 。由于 喂线法 的最大 特点 是 可 以精 确 控制 喂线 量 ,因此 必将 成 为蠕化 处理 的最 佳 工艺方 法 ,在我 国得 到广 泛 应用 。
在蠕墨铸铁生产 中使用喂线蠕化 与在球墨铸铁中使 用 喂线球 化 基本 相 同 ,生产 关 键技 术有 :
(1)精确 控 制蠕化 剂 加入 量由于蠕 化剂 以芯线形 式通 过 喂线机 喂人 铁 液 中 ,芯 线 成 分稳 定 ,喂 线 长度 预 先 设 置并 可 控 ,喂线 速 度可 以调 整 ,因此 选 定 合适 的芯 线 成 分 ,合适 的 喂线 量及合适 的喂线速 度 是保证 铁 液蠕 化 质量 的关键 之 一 。
常用 的蠕 化 芯线 ,直 径 为 13mm,主要 成分 为 RE、Mg和 Si,加入 量 0.6%左 右 ,喂线 速度 在 20~35m/min时 可取得 良好 的蠕 化 效果 。
(2)精确 测 定及稳 定 蠕化 处理 工艺 参数
蠕 化处 理工 艺参 数如 处理 铁液 重量 、蠕 化处 理 温度 和处 理前 铁液 含硫 量要 求稳 定及 精确 测定 。
(3)稳定镁和稀土吸收率
为提高镁和稀土的吸收率 ,要求将芯线插入包底再产 生蠕 化 反 应 。在 生 产 中可 根据 需 要 调整 芯 线 直径 、钢 带厚 度 、喂线速 度 和蠕化 温度 。
以上三方 面可保 证镁 和稀 土残 留量稳定 ,使蠕化处 理 中镁 和稀土 残 留量稳 定 、严格 地控 制在 一 个很 窄的范 围 内。
2、什么是蠕墨铸铁
通常蠕墨铸铁是铸造以前加蠕化剂(镁或稀土)随后凝固而制得的。迄今为止,国内外研究结果一致认为,稀土是制取蠕墨铸铁的主导元素。我国稀土资源富有,为发展我国蠕墨铸铁提供了极其有利的条件和物质基础。蠕墨铸铁的化学成分一般为:C%=3.4%~3.6%;Si%=2.4%~3.0%;Mn%=0.4%~0.6%;S%<0.06%;P%<0.07%。
3、请问灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁各自的特点。
1,灰铸铁:碳主要由片状石墨出现的铸铁成为灰铸铁,断口为暗灰色。生产简便,成本较低,具有耐磨减振的性能,易于铸造,是应用最广泛的铸造合金。显微组织由:金属基体(珠光体,铁素体,珠光体加铁素体三种)和石墨片组成。a强度性能较差b减摩性好c减振性好d缺口敏感性小e铸造和切削性能良好(唯一可干式切削的材料)。不能锻造,焊接性能极差。2,可锻铸铁:它是将白口铸铁坯件经长时间高温退火得到的韧性较好的铸铁。由于团絮状石墨对基体的破坏作用减轻,因而它必灰铸铁强度韧性明显提高。
3,球墨铸铁:石墨大部或全部成球状的铸铁。有较高的强度和塑性。
4,蠕墨铸铁:大部分石墨成蠕虫状的铸铁。蠕虫状的石墨介于片状石墨和球状石墨之间,既有共晶团内石墨相互连接的片状结构,又有头部较圆,类似球墨的形状。它强度较高,壁厚敏感性较小,铸造性能良好,屈强比较高,冲击韧性较高,耐磨。
4、蠕墨铸铁的组织是什么样的?
蠕墨铸铁的抄
石墨
形态是蠕虫状和球状石墨共存的混合形态,
蠕虫状石墨
介于片状石墨和球状石墨之间的中间石墨形态,蠕墨铸铁的强度介于球墨铸铁和
灰口铸铁
之间,
热疲劳
性能好,具有接近灰口铸铁的优良的铸造性能。有5种牌号:RuT420和RuT380是抗拉强度大zhidao于420和380MPa的
珠光体
蠕墨铸铁,RuT340和300的是珠光体+
铁素体
的蠕墨铸铁,RuT260是铁素体蠕墨铸铁。
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