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東莞市博揚(yáng)金屬金屬制品材料

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鑄態(tài)qt400-18鐵素體球鐵的生產(chǎn)應(yīng)用

朱能山　孫元狀　鹿志剛　謝金波　邱澤義　王桂明

摘　要：合理選擇控制化學(xué)成分，特別是控制錳含量低于0.2％，采用適當(dāng)?shù)脑�材料和熔煉設(shè)備，通過適當(dāng)球化和孕育工藝，鑄態(tài)獲得qt400-18球鐵，生產(chǎn)出口回流器組合件，鑄件成品率達(dá)90％以上。
關(guān)鍵詞：鑄態(tài)球鐵；鐵素體球鐵；蓋包球化處理
分類號(hào)：tg143.5　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：b
文章編號(hào)：1001-4977(2000)-01-0041-03

production 【敏感詞】application of as-cast ferrite ductile lron qt400-18

zhu neng-shan　sun yuan-zhuang
(shandong machinery-design institute,shandong jinan 250031,china)
lu zhi-gang　xie jin-bo　qiu zhe-yl　wang gui-ming
(shandong zhucheng shilong valve-making co.,shandong,zhucheng 252200,china)

　　由于球墨鑄鐵在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用正逐年增加，因此球鐵生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步簡化和穩(wěn)定愈加重要。qt400-18鐵素體基體球鐵以往多以熱處理的方式進(jìn)行生產(chǎn)，不僅生產(chǎn)成本高、工藝復(fù)雜，而且生產(chǎn)周期長，為大量生產(chǎn)帶來一定困難。若采用鑄態(tài)生產(chǎn)qt400-18球鐵，就能較好地解決上述問題。在此僅就我們在生產(chǎn)中的應(yīng)用情況簡述如下。

1　化學(xué)成分的選擇及控制

　　根據(jù)所生產(chǎn)的球鐵牌號(hào)(鑄態(tài)qt400-18)及鑄件為中、小件的特點(diǎn)，要求所獲得的球鐵具有適中的抗拉強(qiáng)度和高的伸長率，具體選擇如下：
　　(1)碳　碳促進(jìn)石墨化，減少白口，即減少滲碳體、珠光體、三元磷共晶，增加鐵素體。碳能促進(jìn)鎂吸收率提高，改善球化，提高韌性使脆性轉(zhuǎn)變度略有降低，并且碳還能改善流動(dòng)性，增加凝固時(shí)體積膨脹，鑄型剛度大時(shí)，促使減少縮松。因此，選擇適用碳含量為3.4％～3.8％。
　　(2)硅　硅明顯促進(jìn)石墨化，以孕育劑的方式添加硅的作用更顯著。對于鑄態(tài)球鐵，增加含硅量有雙重作用。一方面使?jié)B碳體、珠光體、三元磷共晶減少，鐵素體量增加，因而改善塑性；另一方面硅固溶強(qiáng)化鐵素體，使屈服點(diǎn)和硬度提高。選擇適用硅含量為2.4％～2.8％。
　　(3)錳　錳在一次結(jié)晶過程中強(qiáng)烈增加滲碳體穩(wěn)定性，促進(jìn)形成(fe,mn)3c碳化物。錳易在共晶團(tuán)邊界上產(chǎn)生偏析，從而使韌性降低，因此錳的適用含量宜為小于0.2％。
　　(4)磷　磷在鑄鐵中溶解度很低(p＜0.05％時(shí)固容于鐵)，對球鐵力學(xué)性能無明顯不良影響。當(dāng)p＞0.05％時(shí)易偏析于共晶團(tuán)邊界形成二元或三元復(fù)合磷共晶，嚴(yán)重惡化力學(xué)性能。故應(yīng)盡量降低磷的含量，控制p＜0.06％。
　　(5)硫　硫與鎂、稀土親和力很強(qiáng)，消耗鐵水中的球化元素鎂和稀土，形成mgs、res渣。由于硫的消耗作用使有效的殘留球化元素過低而降低球化率，另外，硫量過高引起硫化物夾渣增多，還使隨后的球化衰退速度加快，使力學(xué)性能下降或不穩(wěn)定，易形成夾渣、皮下氣孔等缺陷。因此，須控制s＜0.02％。

2　熔煉工藝

2.1　選擇熔煉設(shè)備的原則
　　熔煉設(shè)備的選用首先是在滿足生產(chǎn)工藝需要的前提下，遵循高效、低耗的原則。因此，我們采用了爐內(nèi)二次熱風(fēng)沖天爐作為熔煉設(shè)備熔煉出溫度高達(dá)1520℃以上的優(yōu)質(zhì)鐵水，滿足了生產(chǎn)需要。
2.2　原材料的選擇
　　為了穩(wěn)定化學(xué)成分和有效地控制促進(jìn)白口化元素和反球化元素，盡量降低錳、硫、磷的含量，采取了如下方法。
　　(1)選用定點(diǎn)供應(yīng)鑄造球鐵、生鐵，除此之外，其它材料宜盡量控制貨源質(zhì)量。
　　(2)使用鑄造焦，在獲得高溫優(yōu)質(zhì)鐵水的同時(shí)，減少增碳的絕對量，使鐵水有利于球化率的穩(wěn)定。
2.3　熔煉操作
　　熔煉過程中，為獲得低硫、高溫優(yōu)質(zhì)鐵水，在操作上采取了如下措施。
　　(1)在備料上，宜使各種爐料塊度適中，提高預(yù)熱效果，獲得高溫鐵水的同時(shí)，減少增碳。
　　(2)提高修爐質(zhì)量，使?fàn)t瞠在熔化過程中保持較好爐型，穩(wěn)定熔化爐況。
　　(3)控制適當(dāng)?shù)捉垢叨�、風(fēng)壓、風(fēng)量及層焦加入量，將底焦高度穩(wěn)定地控制在適當(dāng)高度范圍，并充分燃燒，提高鐵水在爐內(nèi)的過熱效果，從而獲得高溫優(yōu)質(zhì)鐵水，原鐵水的化成分如表1所示。

表1　原鐵水化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)

c

si

mn

p

s

3.5～3.9

1.2～1.5

＜0.2

＜0.06

＜0.06

　　　注：表2數(shù)據(jù)來自“y”型試塊；αk值是用“v”型缺口試樣在常溫下(23±5℃)測試的。　

3　球化及孕育處理

3.1　球化處理
　　(1)用簡便易行的沖入法，為提高鎂的吸收率和凈化環(huán)境，采用了蓋色處理。
　　(2)選用稀土鎂硅鐵合金作為球化劑，又根據(jù)所生產(chǎn)的qt400-18球鐵為高韌性球鐵，而選用標(biāo)號(hào)為fesimg8re3的低稀土合金為球化劑。
　　(3)在提高出爐鐵水溫度的前提下，采用中轉(zhuǎn)包定量法控制蓋包中鐵水的加入量，從而確保了蓋包處理法的穩(wěn)定、簡便、可靠。
3.2　孕育處理
　　為獲得穩(wěn)定的組織，增加石墨球個(gè)數(shù)，輔助提高球化率，增加基體中鐵素體的數(shù)量，采用了如下方法。
　　(1)硅盡量在爐前以孕育方式加入。
　　(2)采用瞬時(shí)孕育，盡量縮短孕育衰退時(shí)間。
　　(3)使用含鍶的長效孕育劑。

4　實(shí)際生產(chǎn)情況

　　用以上方法生產(chǎn)的鑄態(tài)qt400-18球鐵，完全達(dá)到了國標(biāo)規(guī)定的要求。部分試樣的化學(xué)成分和力學(xué)性能列于表2。從表中的數(shù)據(jù)可以看出，對力學(xué)性能影響較明顯的是錳和硅。由第5組數(shù)據(jù)與其它組數(shù)據(jù)相比較可知，隨含錳量的增加，抗拉強(qiáng)度增高，而伸長率和沖擊韌度下降。主要是錳量增加使珠光體量增加，同時(shí)又易在共晶團(tuán)邊界產(chǎn)生偏析所致。因此，為確保18％以上的伸長率，使mn＜0.2％是完全必要的；含硅量在2.5％～2.8％范圍內(nèi)變化時(shí)，強(qiáng)度的變化范圍約為405～480mpa，但伸長率變化不明顯。因此，為獲得大于400mpa的抗拉強(qiáng)度，宜規(guī)定含硅量范圍為2.4％～2.8％。

表2　試樣的化學(xué)成分、力學(xué)性能和金相組織

試樣
編號(hào)

化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)

力學(xué)性能

金相組織

c

si

mn

p

s

mg

re

σb/mpa

δ(％)

αk/
(j.cm-2)

球化率
(％)

鐵素體
(％)

1

05081

3.40

2.73

0.17

0.046

0.013

0.041

0.025

444.6

24.1

35.1

90

90

組

05082

3.41

2.63

0.16

0.048

0.012

0.042

0.030

436.2

22.2

35.8

90

90

2

05111

3.41

2.85

0.15

0.038

0.012

0.039

0.027

456.8

24.1

36.5

95

95

組

05112

3.42

2.78

0.19

0.035

0.011

0.042

0.028

435.6

23.5

36.6

90

90

3

05151

3.47

2.77

0.15

0.048

0.012

0.038

0.031

432.7

26.1

34.8

95

95

組

05152

3.48

2.82

0.16

0.054

0.014

0.041

0.032

455.6

25.9

35.9

95

95

4

06221

3.45

2.72

0.18

0.042

0.011

0.042

0.028

461.9

25.2

34.7

95

95

組

06222

3.52

2.67

0.19

0.039

0.009

0.043

0.030

450.6

24.5

30.7

95

95

5

06301

3.63

2.54

0.32

0.042

0.015

0.039

0.028

485.2

19.2

28.4

95

95

組

06302

3.55

2.57

0.39

0.045

0.013

0.041

0.029

477.3

20.2

27.5

95

95

6

07041

3.75

2.42

0.22

0.051

0.013

0.038

0.031

410.2

24.6

30.8

90

90

組

07042

3.72

2.43

0.20

0.048

0.011

0.039

0.032

405.4

23.7

31.3

90

90

7

07061

3.47

2.78

0.21

0.043

0.012

0.040

0.027

485.7

22.0

33.5

95

95

組

07062

3.48

2.82

0.27

0.048

0.015

0.039

0.031

477.3

23.1

34.6

95

95

5　結(jié)論

(1)將化學(xué)成分控制在上述規(guī)定的范圍內(nèi)是生產(chǎn)鑄態(tài)qt400-18球鐵件所必要的。
　　(2)選擇上述熔化設(shè)備及原材料有助于生產(chǎn)鑄態(tài)qt400-18球鐵優(yōu)質(zhì)鐵水，且成本較低。
　　(3)上述球化及孕育方法適合大量生產(chǎn)鑄態(tài)qt400-18球鐵的要求。球鐵質(zhì)量穩(wěn)定可靠，且具有操作簡單、安全、環(huán)境污染程度較低等優(yōu)點(diǎn)。
　　(4)鑄態(tài)生產(chǎn)qt400-18球鐵，可降低生產(chǎn)成本，且簡化生產(chǎn)工藝，縮短生產(chǎn)周期，從而提高了生產(chǎn)效率，會(huì)給生產(chǎn)廠帶來一定經(jīng)濟(jì)效益。

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