灰铸铁缺陷产生的原因分析报告及预防要求措施.doc

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实用标准文案 精彩文档 灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施 一、影响灰铸铁力学性能的主要因素: 化学成分(C、Si、Mn、P、S合金元素) 灰铸铁的力学性能 金相组织 石墨的形状、大小、分布 工艺因素和冶金因素 和数量以及基体组织 工艺、冶金因素:主要有冷却速度,铁液的过热处理、孕育处理、炉料特性等 (1)关于冷却速度的影响 铸铁是一种对冷却速度敏感性很大的材料,同一铸件的厚壁和薄壁部分,内部和外表都可能获得相差悬殊的组织,俗称为组织的不均匀性。因为石墨化过程在很大程度上取决于冷却速度。影响铸件冷却速度的因素较多:铸件壁厚和重量、铸型材料的种类、浇冒口和重量等等。由于铸件的壁厚、重量和结构取决于工作条件,不能随意改变,故在选择化学成分时应考虑到它们对组织的影响。 (2)关于铁液孕育处理的影响 孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前,把孕育剂附加到铁液中以改变铁液的冶金状态,从而可改善铸铁的显微组织和性能。 对灰铸铁而言,进行孕育处理是为了获得A型石墨、珠光体基体、细小共晶团的组织,以及减少铸件薄壁或边角处的白口倾向和对铸件壁厚的敏感性;对可锻铸铁而言,是为了缩短短退火周期,增大铸件的允许壁厚和改善组织的结构;对球墨铸铁而言,是为了减少铸件白口倾向,提高球化率和改善石墨的圆整性。 (3)关于铁液过热处理的影响。提高铁液过热温度可以: = 1 \* GB3 ①增加化合碳含量和相应减少石墨碳含量,②细化石墨,并使枝晶石墨的形成, = 3 \* GB3 ③消除铸铁的“遗传性”,④提高铸件断面上组织的均匀性,⑤有利于铸件的补缩。同样,铁液保温也有铁液过热的类似作用。 (4)关于炉料特性的影响 实际生产中往往发现改变金属炉料(例如采用不同产地的生铁或改变炉料的配比等)而化学成分似乎无变化的情况下铸铁具有不同的组织和性能,这说明原材料的性质直接影响着用它熔炼出来的铸铁的性质,称为铸铁的:“遗传性”为此,采用提高铁液温度和使用多种铁料配料可消除这种“遗传性”,并改善铸铁的组织和性能。 综上所述,铸铁的工艺因素和冶金因素对铸铁的力学性能有着很大的影响,因此,不应忽视对这些影响因素的控制。 二、灰铸铁不可用热处理的方法来达到牌号要求 一般说来,热处理能在很大程度上改善铸造合金的组织和性能,但在灰铸铁条件下,热处理所能发挥的作用相对较小。在灰铸铁中,石墨对铸铁性能的影响很大,而任何的热处理方法都不能改变石墨的形态和分布,故不可通过热处理来有效地提高灰铸铁的性能使之达到牌号要求。 但是,提高灰铸铁力学性能的方法很多,如合理选配化学成分、改变炉料组成、过热处理铁液、孕育处理、微量或低合金化等,都可取得很好效果。 三、生产高牌号灰铸铁(孕育铸铁)的注意事项 生产产高牌号灰铸铁(一般指HT200以上)时,为了获得高的力学性能,必须尽可能地减少石墨的数量、减小石墨的长度。传统的方法就是降低铁液的碳、硅含量、提高铁液的冷凝速度,但幅度稍大时就会出现D型过冷石墨及白口,反而降低灰铸铁的力学性能。 在炉前或在浇注前往铁液中添加适量的、以硅铁为主的铁合金碎粒被称作孕育处理。孕育处理在铁液中提供大量的、石墨借以生核的生核质点。有效的孕育将促进石墨的析出,从而消除白口、细化片状石墨并使过冷石墨转变为无方向性均布石墨(A型石墨),不但可大幅度地提高综合力学性能,同时还提高铸态组织的均一性,减小铸件由于壁厚不均、边角与心部的冷速不同而造成的力学性能差别,因此对铁液进行孕育处理是一项生产高牌号灰铸铁(孕育铸铁)必不可少的技术。 为使孕育有效,需满足孕育对原铁液的要求,即,原铁液应具有较低的碳、硅含量,或原铁液应具有较低的碳当量,碳当量愈低,孕育效果愈好,灰铸铁件强度愈高;相反,碳当量高,孕育效果差。由于硅可以用加入孕育剂的方法来调整,故考虑原铁液碳当量时总是把碳维持在2.8%~3.2%左右,把硅维持在稍低于能显著促进石墨化的临界值,然后加入孕育剂使硅量超过临界值,获得孕育处理的效果。此外,铸件壁厚及冷却速度也同样影响到孕育铸铁件的组织,在选择化学成分时也要加以考虑,一般厚件的碳、硅量取下限,薄件则取上限。 锰在高牌号灰铸铁(孕育铸铁)中的作用,除中和硫的影响外,尚有一个特殊的要求,即借助于它使灰铸铁能得到珠光体组织,故高牌号灰铸铁(孕育铸铁)的锰含量一般较高,为0.8%~1.0%左右,如为厚件则常为l.0%~1.2%,最高可达1.3%~1.5%。 硫能削弱孕育剂的石墨化作用,因此常将硫限制在0.12%以下。近几年来,也有人认为为了得到好的孕育效果,原铁液的硫量不能太低(不低于0.06%)。因此,

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