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在多年球墨鑄鐵和灰口鑄鐵的棒料、條料等型材的鑄鐵銷售業務過車中,經常遇到客戶對鑄鐵坯料更高要求。經公司討論決定,自2015年2月1日起,公司對外開展鑄鐵的加工業務,在初期階段以初加工為主,大部分切削業務在場內完成,減少用戶的加工量,且切削料因材質純凈,利用價值高,使得總體成本下降,增加了行業內的競爭力。經過數月的客戶延伸和磨合,已經在除蘇州地區以外的合肥、南京、泰州、揚州、寧波、溫州、上海、嘉興等地批量供應粗加工鑄鐵件,與客戶獲得雙贏局面。 鑄鐵的組織取決于石墨化進行的程度,為了獲得所需要的組織,關鍵在于控制石墨化進行的程度。實踐證明,鑄鐵化學成分、鑄鐵結晶的冷卻速度及鐵水的過熱和靜置等諸多因素都影響石墨化和鑄鐵的顯組織。在鑄鐵中,碳能以化合態的滲碳體和游離狀態的石墨兩種形式存在,游離狀態的石墨容易形成片狀結構。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,原子間結合力較弱,故結晶時易形成片狀結構,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,機械性能優越,其中為顯著的特點是具有度和高韌性相結合以及優良的抗疲勞性能。 空心鑄鐵型材及水平連鑄裝置,在相應領域內替代砂型鑄件,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,其基本結構包括保溫爐、設置于爐口處的外結晶器、牽引設備組成,其特征在于在保溫爐內與外結晶器對應位置設置內結晶器。所述的內結晶器固定保溫爐下部的外壁上。本實用新型采用的技術方案,與砂型鑄造相比,表現在機械性能提高,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,基本有三種方式,種采用垂直下拉的間歇式連鑄鐵管生產裝置,該裝置因生產的型材致密性差已被淘汰;第二種采用水平連鑄加內結晶器的生產裝置生產空心鑄鐵型材, 前面我們已討論過化合態的滲碳體,它若加熱到高溫,便會分解為鐵和碳(Fe2C→3Fe。所以化合態的滲碳體只是一種亞穩定相,而游離態的石墨則是一種穩定相。 鑄鐵中常見Si、MnS中Si是強烈促進石墨化的元素,S是強烈阻礙石墨化的元素。實際上各元素對鑄鐵的石墨化能力的影響極為復雜。其影響與各元素本身的含量以及是否與其它元素發生作用有關 ,如Ti、ZrCe、Mg等都阻礙石墨化,但若其含量極低(Ce<0.01%,Ti<0.08%)時,它們又表現出有促進石墨化的作用。
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。 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FeSi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。在鑄鐵中,碳能以化合態的滲碳體和游離狀態的石墨兩種形式存在,游離狀態的石墨容易形成片狀結構。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,原子間結合力較弱,故結晶時易形成片狀結構,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,機械性能優越,其中為顯著的特點是具有度和高韌性相結合以及優良的抗疲勞性能。 空心鑄鐵型材及水平連鑄裝置,在相應領域內替代砂型鑄件,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,其基本結構包括保溫爐、設置于爐口處的外結晶器、牽引設備組成,其特征在于在保溫爐內與外結晶器對應位置設置內結晶器。所述的內結晶器固定保溫爐下部的外壁上。本實用新型采用的技術方案,與砂型鑄造相比,表現在機械性能提高,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,基本有三種方式,種采用垂直下拉的間歇式連鑄鐵管生產裝置,該裝置因生產的型材致密性差已被淘汰;第二種采用水平連鑄加內結晶器的生產裝置生產空心鑄鐵型材, 前面我們已討論過化合態的滲碳體,它若加熱到高溫,便會分解為鐵和碳(Fe2C→3Fe。所以化合態的滲碳體只是一種亞穩定相,而游離態的石墨則是一種穩定相。 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, 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。
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球墨鑄鐵大量取代了可鍛鑄鐵、鑄鋼和灰口鑄鐵,已經發展成為一種重要的工程材料。但由于球鐵基體中存在不同形態的石墨,所以就導致球墨鑄鐵的性能差異很大。球墨鑄鐵的表面層,在冷卻凝固過程中,鐵液和樹脂砂、涂料、冷鐵等接觸,其結晶條件與內部不同,導致石墨形態發生變化,從而影響了球墨鑄鐵中的石墨組織形態,使得鑄鐵型材的性能下降。本文結合公司實際生產中的一件球墨鑄鐵鑄鐵型材在顧客處發現裂紋的現象,對球墨鑄鐵型材的表層片狀石墨組織缺陷進行了系統的研究。通過對裂紋區域進行顯金相分析,發現在此斷裂區域存在一些變形石墨。同時經過追溯質量記錄和實驗,發現在樹脂砂造型工藝下生產的球墨鑄鐵型材表層均存在此問題。本文對普通固化劑和低S固化劑的樹脂砂所生產的鑄鐵型材進行了跟蹤實驗,實驗結果表明表面層厚度主要與表面鐵水的Mg含量和S含量相關。MgS在S含量較多的情況下促進片狀石墨生長,增加表面層厚度。減少型砂中的S含量和增加鐵水邊緣Mg含量有助于降低表面層厚度。同時,我們從樹脂、固化劑優配比,低S固化劑,涂料以及水平連鑄工藝等方面提出了減少表面層的措施。減少這樣的表面層是否直接影響鑄鐵型材的使用性能尚在進一步研究中,但是如何減少這種變異的石墨形態,是我們亟待解決的問題。
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