GGG-NiMn137無磁奧氏體球墨鑄鐵熔煉工藝研究.pdf

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1、試驗(yàn)研究Test&ResearchGGG-NiMn137無磁奧氏體球墨鑄鐵熔煉工藝研究孫公軍，張雨溪，臧彥來，李凌醫(yī)（中車大連機(jī)車車輛有限公司，遼寧大連116021）摘要：對(duì)GGG-NiMn137無磁奧氏體球鐵的熔煉工藝設(shè)計(jì)和實(shí)施進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，包括GGG-NiMn137奧氏體球鐵化學(xué)成分控制和球化孕育處理，進(jìn)行了理化檢測和分析，成功試制出力學(xué)性能和金相組織均符合技術(shù)要求的鑄件支撐。關(guān)鍵詞：GGG-NiMn137；奧氏體球鐵；熔煉工藝+中圖分類號(hào)：TG255.4；文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；文章編號(hào):1006-9658（2017）03-00

2、06-03DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2017.03.0020前言表2無磁奧氏體鑄鐵在（23±5）℃的力學(xué)性能石墨抗拉強(qiáng)度0.2%屈服強(qiáng)斷后伸長三次平均沖擊無磁奧氏體球墨鑄鐵是以鎳為主要合金元素材料牌號(hào)形態(tài)Rm/MPa度RP0.2/MPa率A/%值/J（V型缺口）的高合金球墨鑄鐵，因其在常溫下具有穩(wěn)定的奧氏球狀GGG-NiMn137≥390≥210≥15≥16體組織，具有無磁性及優(yōu)異的熱化學(xué)穩(wěn)定性、耐蝕1.2化學(xué)成分的確定性等特點(diǎn)，應(yīng)用前景十分廣闊。我國20世紀(jì)90年代以前一直限制鎳的使用，故有關(guān)無

3、磁奧氏體球鐵牌號(hào)為GGG-NiMn137奧氏體球鐵的化學(xué)成的科研及生產(chǎn)很少，在國內(nèi)文獻(xiàn)中也很難見到有關(guān)分在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中已有規(guī)定，但生產(chǎn)中的具體控制范[2]：技術(shù)的報(bào)道。我公司在無磁奧氏體球墨鑄鐵的生圍確定則應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)產(chǎn)上同樣完全處于技術(shù)空白，面對(duì)眼下日益嚴(yán)峻的(1)成分選擇必須保證獲得技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的金行業(yè)和市場形勢，為了提高公司市場競爭力，加大相組織，即在含有少量碳化物的奧氏體基體上分布新型特種鑄鐵材質(zhì)的研究，特別為某公司開發(fā)研制球狀石墨，沒有片狀石墨，沒有超標(biāo)的碎塊狀石墨、德標(biāo)DIN1694-1981中牌號(hào)為GGG-NiMn

4、137的奧蠕蟲狀石墨；氏體球墨鑄鐵件—支撐。(2)要盡可能有利于鑄造工藝性能的改善；(3)要盡可能降低原材料成本。1熔煉工藝設(shè)計(jì)按以上原則確定各元素的準(zhǔn)確范圍。1.1材質(zhì)技術(shù)要求1.2.1碳(C)德標(biāo)DIN1694-1981對(duì)該牌號(hào)的奧氏體鑄鐵的碳是無磁球鐵的重要元素，它不僅決定石墨的[1]化學(xué)成分和力學(xué)性能進(jìn)行了明確規(guī)定，見表1、2。數(shù)量和分布形態(tài)，而且對(duì)流動(dòng)性、收縮性、白口傾向等鑄造工藝性能影響很大。從改善鑄造工藝性出表1無磁奧氏體鑄鐵的化學(xué)成分、主要用途發(fā)，碳量應(yīng)選取技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許范圍的上限，但碳量石墨化學(xué)成分w/%材料牌號(hào)

5、用途過高又易增加出現(xiàn)碎塊狀石墨的可能，據(jù)此暫定C形態(tài)CSiMnNi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.6％～2.7％。球狀GGG-NiMn137≤3.02.0~3.06.0~7.012.0~14.0無磁性鑄件1.2.2硅(Si)鑒于耐熱性要求，含硅量應(yīng)該高。但GGG-收稿日期:2016-12-08NiMn137是奧氏體鑄鐵特殊用途牌號(hào)，主要性能特稿件編號(hào):1612-1603點(diǎn)是無磁性，硅含量較低，同時(shí)出于石墨形態(tài)的考作者簡介：孫公軍(1972—），男，高級(jí)工程師．主要從事球墨鑄鐵工藝研究及技術(shù)管理工作.慮，Si只能取技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的偏下限即2.2％～2.

6、4％。6中國鑄造裝備與技術(shù)3∕2017Test&Research試驗(yàn)研究1.2.3鎳(Ni)要目的是獲得圓整的石墨，消除白口，增加石墨球Ni是無磁奧氏體球鐵的基本元素，一般加入量數(shù)。孕育劑可以采用75硅鐵和硅鋇孕育劑等，澆大于13．5％，就能在室溫得到奧氏體基體。但Ni注時(shí)用含鉍（Bi）的Z5孕育劑進(jìn)行隨流孕育，促進(jìn)石是價(jià)格昂貴的金屬，從經(jīng)濟(jì)效益考慮，Ni量應(yīng)控制墨化，抑制孕育衰退。在要求的下限12％～13％。1.3.4工藝調(diào)整1.2.4錳(Mn)首次澆注球化處理不好，主要原因?yàn)椋簽楸ＷC球墨鑄鐵中一般選用低的Mn含量，可避免因澆

7、注溫度，出爐溫度較高；裝包時(shí)各層合金材料沒Mn的偏析而生成硬化組織，據(jù)此取技術(shù)要求的下有充分搗實(shí)；覆蓋量偏少；爐內(nèi)鐵液不滿，出鐵時(shí)，限Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6％～6.5％。鐵液垂直直接沖入包內(nèi)等。據(jù)此，特對(duì)熔煉工藝做1.2.5磷(P)如下調(diào)整：P在奧氏體中溶解度極低，一般以磷共晶形式（1）用小抬包進(jìn)行澆注，加快澆注速度，適當(dāng)降存在于晶界，惡化高鎳球鐵的性能，則wP<0.035％。低出爐溫度至1525℃左右；1.2.6硫(S)（2）加強(qiáng)壓包質(zhì)量，裝包時(shí)每一層合金材料攤平S在無磁奧氏體球鐵中亦是一種反球化雜質(zhì)。搗實(shí)，加大最上層FeSi20

8、覆蓋劑的量，最后加兩層為了得到較好的球化率，要求原鐵液wS<0.02％。鋼板。1.3熔煉工藝的制定與實(shí)施1.3.1爐料及配比2熱處理生產(chǎn)高鎳奧氏體球鐵應(yīng)選用高質(zhì)量的爐料，爐鑄態(tài)鑄件在超聲波探傷中，均發(fā)現(xiàn)在底座心部料中不能含有超標(biāo)的微量有害元素，如Pb、Ti、As