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未處理進口球鐵材料的綜合力學性能較國產球鐵材料優越性明顯,尤其是疲勞性能和沖擊性能,差異非常明顯。前者的疲勞極限為275MPa而后者僅為150MPa,前者常溫沖擊吸收功為7J而后者只有4J;熱等靜壓處理對材料組織變化有明顯的作用,熱等靜壓處理后基體組織分布更加均勻,基體上石墨球的球徑差異較未處理球鐵材料更小,石墨球大小等級及球化等級變化不明顯,隨著熱等靜壓冷卻速度的降低,基體中珠光體的含量降低,鐵素體含量增加,石墨球變化較小;熱等靜壓處理通過影響材料基體組織進而影響到材料的力學性能,在熱等靜壓處理后材料的綜合性能的到了明顯的提高,尤其表現在疲勞性能和沖擊性能方面,熱等靜壓處理后進口球鐵材料的疲勞性能提高約20%而國產球鐵疲勞性能提高約70%~,即國產球鐵在通過熱等靜壓處理提高疲勞性能方面較進口球鐵材料具有更大的潛力,而熱等靜壓處理后進口球鐵沖擊性能提高以上,優于國產球鐵材料在沖擊性能方面的改善效果;熱等靜壓處理后材料的拉伸強度和硬度隨著基體珠光體跟鐵素體含量的變化而變化,基體中珠光體含量增加,材料拉伸強度跟硬度增加,反之材料拉伸強度和硬度降低。但并非線性關系??傊?合理的熱等靜壓處理工藝能在一定程度上改善材料的綜合力學性能,因此,尋求更加合理的熱等靜壓處理工藝有很大的現實意義。
在耐熱球墨鑄鐵方面,除了中硅球墨鑄鐵以外,系統研究了Si+Al總量對稀土鎂球墨鑄鐵抗生長能力的影響。中國研制的RQTAL5Si5耐熱鑄鐵用作耐熱爐條的使用壽命是灰鑄鐵的3倍,是普通耐熱鑄鐵的2倍,并與日本Cr25Ni13Si2耐熱鋼的使用壽命相當。高鎳奧氏體球墨鑄鐵方面也取得了進展,它在石油開采機械、化工設備、工業用爐器件上均取得了成功的應用。在耐酸球墨鑄鐵方面,中國生產的稀土高硅球墨鑄鐵比普通高硅鑄鐵的組織細小、均勻、致密,由此,抗蝕性能提高了10%~90%,并且其機械強度也有顯著改善。稀土在球墨鑄鐵中的作用。稀土能使石墨球化。自從H.Morrogh先使用鈰得到球墨鑄鐵以來,先后許多人研究了各種稀土元素的球化行為,發現鈰是有效的球化元素,其他元素也均具有程度不等的球化能力。結合國情,中國對稀土的球化作用進行了大量研制工作,發現稀土元素對常用的球墨鑄鐵成分(C3.6~3.8wt%,Si2.0~2.5wt%)來說,很難獲得同鎂球墨鑄鐵那樣完整均勻的球狀石墨;而且,當稀土量過高時,還會出現各種變態形的石墨,白口傾向也增大,但是,如果是高碳過共晶成分(C>4.0wt%),稀土殘留量為0.12~0.15wt%時,可獲得良好的球墨.
孕育處理是球墨鑄鐵生產過程中的一個重要環節,它不僅促進石墨化,防止自由滲碳體和白口出現,而且有助于球化,并使石墨變得更細小,更圓整,分布均勻,從而提高球墨鑄鐵的力學性能。孕育劑一般多采用FeSi75,其加入量根據對鑄件的力學性能要求,一般為0.8%~1.0%。孕育劑的粒度根據鐵液量多少,一般砸成5~25mm的小塊。孕育劑應保持干凈、干燥。
球化劑和孕育劑要在出鐵前加入包中,在連續生產時,剛出完前一爐鐵后,包很熱,過早加入會使其粘結在包底而削弱球化和孕育效果。為了延遲球化反應時間,增強球化和孕育效果,要在球化劑和孕育劑的上面覆蓋一層鐵屑。球化處理的方法較多,一般多采用操作簡便的沖入法處理球鐵。
球化效果爐前檢驗,爐前檢驗孕育、球化效果好壞,一般采用三角試樣。澆注三角試樣,冷至暗紅色,淬水冷卻,砸斷后觀察斷口。斷口銀白色,尖端白口,中心有疏松,兩側凹縮,同時砸斷時有電石氣味,敲擊聲和鋼相似,則球化良好,否則球化不良。球鐵原鐵液應高碳、低硅、低硫、低磷。控制好硫的含量,是生產球鐵的一個重要條件。
球化和孕育處理。球化劑加入量應根據鐵液成分、鑄件壁厚、球化劑成分和球化處理過程的吸收率等因素分析比較確定。一般為1.6%~2.0%,若球化劑放置時間較長,則應適量多加。球化反應控制的關鍵是鎂的吸收率,溫度高,反應激烈,時間短,鎂燒損多,球化效果差;溫度低,反應平穩,時間長,鎂吸收率高,球化效果好。因此,一般在保證足夠澆注溫度的前提下,宜盡可能降低球化處理溫度,控制在1420~1450℃。球化劑要砸成小塊,粒度一般在5~25mm,加在包底,再在上面加硅鐵和鐵屑。
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