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為了節(jié)約成本,多用廢鋼,在兩個月內(nèi)試制合成高牌號灰鑄鐵,廢鋼用量一度達60%,有一段時間除加入廢鋼外另加回爐料和少量鐵屑,初質(zhì)量不錯,但一段時間后發(fā)現(xiàn)鑄件批量縮孔、縮松和有白色硬斑,并且持續(xù)不斷越來越嚴重。此缺陷成因:初步判斷是鐵水中MnS的含量過高而引起的鑄件顯縮孔、縮松,MnS富集形成白色硬斑。 在鑄鐵中,碳能以化合態(tài)的滲碳體和游離狀態(tài)的石墨兩種形式存在,游離狀態(tài)的石墨容易形成片狀結(jié)構(gòu)。這是由于石墨的晶格為簡單六方晶格,基面中的原子間距142nm,原子間結(jié)合力較強;而兩基面間的面間距340nm,因基面間距較大,原子間結(jié)合力較弱,故結(jié)晶時易形成片狀結(jié)構(gòu),且強度、塑性和韌性極低,接近于零,硬度僅為3HBS。另外,在碳原子的四個價電子中,只有一個價電子參加到電子氣中去,這便是石墨具有某些不太明顯的金屬性能(如導(dǎo)電性)的原因。鑄鐵型材具有組織均勻致密;耐壓氣密性好;減磨性能強;表面質(zhì)量光潔;尺寸精度高:加工余量小;硬度分布均勻;抗拉伸強度高,無縮松,氣孔,夾渣,砂眼等缺陷,機械性能優(yōu)越,其中為顯著的特點是具有度和高韌性相結(jié)合以及優(yōu)良的抗疲勞性能。 空心鑄鐵型材及水平連鑄裝置,在相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)替代砂型鑄件,這種空心鑄鐵型材的截面中部有通孔,截面輪廓形狀為圓形、矩形、多邊形。上述空心鑄鐵型材的水平連鑄裝置,其基本結(jié)構(gòu)包括保溫爐、設(shè)置于爐口處的外結(jié)晶器、牽引設(shè)備組成,其特征在于在保溫爐內(nèi)與外結(jié)晶器對應(yīng)位置設(shè)置內(nèi)結(jié)晶器。所述的內(nèi)結(jié)晶器固定保溫爐下部的外壁上。本實用新型采用的技術(shù)方案,與砂型鑄造相比,表現(xiàn)在機械性能提高,切削性能提高,表面光潔,加工余量小,可直接加工成閥體、齒輪泵外殼,液壓導(dǎo)向套等,比實心型材的再加工提高了工效。空心鑄鐵型材生產(chǎn),基本有三種方式,種采用垂直下拉的間歇式連鑄鐵管生產(chǎn)裝置,該裝置因生產(chǎn)的型材致密性差已被淘汰;第二種采用水平連鑄加內(nèi)結(jié)晶器的生產(chǎn)裝置生產(chǎn)空心鑄鐵型材,前面我們已討論過化合態(tài)的滲碳體,它若加熱到高溫,便會分解為鐵和碳(Fe2C→3Fe。所以化合態(tài)的滲碳體只是一種亞穩(wěn)定相,而游離態(tài)的石墨則是一種穩(wěn)定相。一般,在鐵碳合金的結(jié)晶過程中,因為滲碳體的含碳量69%)比石墨的含碳量(100%)更接近于合金成分的含碳量5%o%),析出滲碳體時所需的原子擴散量較小,滲碳體的晶核易形成,所以自合金液體或奧氏體中析出的是滲碳體而不是石墨。 這是由于高牌號灰鐵HT300成分要求Mn含量較高(1%左右),加之廢鋼自身錳也高(船板中的16錳鋼含Mn在1.6%),而廢鋼中的S以及回爐鐵(包括鐵屑)中的S和錳反應(yīng)產(chǎn)生的MnS在爐料中的積累達到一定程度,就會產(chǎn)生過量,從而產(chǎn)生上述缺陷。為了減少鐵水中的MnS含量,一般用加入一定量的優(yōu)質(zhì)新生鐵(低S低Mn)來調(diào)整,另外提高孕育效果,可使MnS細化,減弱其不良影響。廢鋼加入量過大時,由于廢鋼熔點在1530度左右,而生鐵和回爐料的熔點只是1230度左右,多用廢鋼增加了電耗,加大了鐵水的過冷傾向,還吸附大量的氮氣,一般來說合成鑄鐵工藝并不適用于灰鑄鐵,而比較適用于球鐵。
由于球墨鑄鐵的凝固特點—糊狀凝固方式,所以縮松不僅是它的固有缺陷,而且,采用傳統(tǒng)的工藝,很難完全。生產(chǎn)中常采用加冷鐵或冷鐵加水冷等方法,這樣把表層的縮松趕到鑄件內(nèi)部,機械加工后,縮松就不會暴露出來。但是隨著對鑄件質(zhì)量要求的提高,客戶不僅對鑄件的外觀有要求,而且對鑄件內(nèi)在質(zhì)量的要求也不斷提高。對生產(chǎn)的鑄件要求進行無損探傷,這樣躲在鑄件內(nèi)部的縮松就會被發(fā)現(xiàn)。因此,從根本上鑄件內(nèi)部的縮松缺陷是今后企業(yè)所希望達到的目標。本課題深入研究球墨鑄鐵的凝固特點和縮孔、縮松的形成機理,擬采用一種新工藝,從根本上球墨鑄鐵件的縮松缺陷,以提高球墨鑄鐵件的整體質(zhì)量。在鑄鐵中,碳能以化合態(tài)的滲碳體和游離狀態(tài)的石墨兩種形式存在,游離狀態(tài)的石墨容易形成片狀結(jié)構(gòu)。這是由于石墨的晶格為簡單六方晶格,基面中的原子間距142nm,原子間結(jié)合力較強;而兩基面間的面間距340nm,因基面間距較大,原子間結(jié)合力較弱,故結(jié)晶時易形成片狀結(jié)構(gòu),且強度、塑性和韌性極低,接近于零,硬度僅為3HBS。另外,在碳原子的四個價電子中,只有一個價電子參加到電子氣中去,這便是石墨具有某些不太明顯的金屬性能(如導(dǎo)電性)的原因。 鑄鐵型材具有組織均勻致密;耐壓氣密性好;減磨性能強;表面質(zhì)量光潔;尺寸精度高:加工余量小;硬度分布均勻;抗拉伸強度高,無縮松,氣孔,夾渣,砂眼等缺陷,機械性能優(yōu)越,其中為顯著的特點是具有度和高韌性相結(jié)合以及優(yōu)良的抗疲勞性能。 空心鑄鐵型材及水平連鑄裝置,在相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)替代砂型鑄件,這種空心鑄鐵型材的截面中部有通孔,截面輪廓形狀為圓形、矩形、多邊形。上述空心鑄鐵型材的水平連鑄裝置,其基本結(jié)構(gòu)包括保溫爐、設(shè)置于爐口處的外結(jié)晶器、牽引設(shè)備組成,其特征在于在保溫爐內(nèi)與外結(jié)晶器對應(yīng)位置設(shè)置內(nèi)結(jié)晶器。所述的內(nèi)結(jié)晶器固定保溫爐下部的外壁上。本實用新型采用的技術(shù)方案,與砂型鑄造相比,表現(xiàn)在機械性能提高,切削性能提高,表面光潔,加工余量小,可直接加工成閥體、齒輪泵外殼,液壓導(dǎo)向套等,比實心型材的再加工提高了工效。空心鑄鐵型材生產(chǎn),基本有三種方式,種采用垂直下拉的間歇式連鑄鐵管生產(chǎn)裝置,該裝置因生產(chǎn)的型材致密性差已被淘汰;第二種采用水平連鑄加內(nèi)結(jié)晶器的生產(chǎn)裝置生產(chǎn)空心鑄鐵型材, 前面我們已討論過化合態(tài)的滲碳體,它若加熱到高溫,便會分解為鐵和碳(Fe2C→3Fe。所以化合態(tài)的滲碳體只是一種亞穩(wěn)定相,而游離態(tài)的石墨則是一種穩(wěn)定相。 本文是采用多種合金成分配制成多種球墨鑄鐵復(fù)合除縮劑,添加到不同的試塊中,利用超聲波無損探傷技術(shù)檢測試塊內(nèi)部縮松缺陷變化;對其斷面的進行宏觀組織觀察;利用金相顯鏡觀察和分析了其觀組織變化,并對試塊的布氏硬度、強度和延伸率進行了測定。 研究結(jié)果表明:通過改變除縮劑成分可減少或完全球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷:C型除縮劑能夠完全球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷,效果好。D型和H型除縮劑可以明顯減少鑄件內(nèi)部的縮松缺陷,G型和I型除縮劑使球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷明顯向上表面集中。曲軸試塊豎置時,隨著加入量的增加,縮松缺陷整體向上表面集中,縮松缺陷面積先逐漸減少后又逐漸增加,不能完全曲軸試塊內(nèi)部的縮松缺陷;曲軸試塊橫置時,底部左右兩側(cè)添加除縮劑并配合頂部加冒口的工藝方案,可完全球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷。各種球墨鑄鐵復(fù)合除縮劑對石墨的球化程度、鑄件的力學(xué)性能及珠光體含量均無明顯影響,但可使鑄件局部晶粒細化。
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