小談低溫高韌性球墨鑄鐵件的生產(chǎn)

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1、工程師論文小談低溫高韌性鐵素體球墨鑄鐵件的生產(chǎn)摘要：通過合理選擇化學(xué)成分，改善球化處理，加強孕育，采取合理的熱處理工藝，可以穩(wěn)定的生產(chǎn)出合格的低溫高韌性鐵素體球墨鑄鐵件。關(guān)鍵詞：低溫高韌性；球化；孕育；高溫石墨化退火；2010年3月，我們公司承接了美國坎派克公司的一種叫做密封法蘭的零件，該零件牌號為ASTMA53660-40-18，相當(dāng)于國內(nèi)的QT400-18,該牌號要求：抗拉強度大于414Mpa，屈服強度大于275Mpa，伸長率大于18%，試驗環(huán)境溫度是-20°，屬于典型的低溫高韌性鐵素體球墨鑄鐵件。為達(dá)到上述要求，采用的球化劑是稀土鎂硅鐵合金；同時為了防止球化衰退，我們采取了比較嚴(yán)格的工

2、藝控制措施：嚴(yán)格控制鐵液的化學(xué)成分，提高殘留鎂量，降低殘留稀土量，強化孕育降低澆注溫度，采取合理的熱處理工藝等措施。一、生產(chǎn)方法（一）化學(xué)成分的選擇1、碳和硅（1）碳，含碳量多，析出的石墨量多、石墨球多。球徑小、圓整度增加、提高鐵液流動性；（2）硅，硅是強烈的促進(jìn)石墨化元素。隨硅量增加，鑄件白口傾向減小，鐵素體量增加，特別是以孕育方式加入時，增加量特別明顯，且能細(xì)化石墨，使其分布均勻且提高圓整度。硅能固溶于鐵素體，是鐵素體基體強化，加入鐵液中的硅能使石墨晶核大量增加，細(xì)化共晶團(tuán)，提高韌性。但硅量過高，容易出現(xiàn)“白脆”，故硅量不能過高，原鐵液中的硅量可選擇在1.3%-1.5%范圍內(nèi)。（3）由于

3、碳和硅均為促進(jìn)石墨化元素，實際生產(chǎn)中往往需要一起考慮，CE過高易產(chǎn)生石墨漂浮，但過低又易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷。故上限應(yīng)以不出現(xiàn)石墨漂浮為原則，下限以不出現(xiàn)自由滲碳體，保證完全球化為宜。為了獲得較好的鑄造性能，CE常選在共晶點附近，一般碳量為3.60-3.80%，終硅量不僅影響石墨化程度，而且還影響石墨球數(shù)和鐵素體量，所以含硅量一般控制在2.5-2.7%范圍內(nèi)，即CE為4.40-4.70%。2、錳錳能細(xì)化珠光體，增加基體中的珠光體數(shù)量，從而有利于提高強度。第4頁共4頁工程師論文但是錳量增加，球鐵結(jié)晶過程中過冷傾向也增加，促使碳化物的形成，錳量過高也易造成境界偏析，降低材料塑性，為此，錳含量越低

4、越好。實際生產(chǎn)中，含錳量最好控制在0.45%以下。3、磷磷易產(chǎn)生偏析，也易引起鑄件脆性，降低韌性，磷增高，還會使球鐵的縮孔、縮松以及冷裂傾向增加，嚴(yán)重影響球鐵件的力學(xué)性能，因此，必須嚴(yán)格控制。含磷量一般控制在0.05%以下。4、硫硫含量高必消耗較多的球化劑，易造成較多的硫化物雜質(zhì)，影響球化及球化穩(wěn)定，易造成皮下氣孔，故要求鐵液中的硫盡可能低。含硫量一般控制在0.02%以下。5、殘留稀土量稀土在其中主要起兩個方面的作用，其一是脫硫除氣，凈化鐵液，保護(hù)鎂，即起到球化或間接球化的作用；其二是與微量元素相互作用，消除有害的一面，發(fā)揮有利的一面。但是過量的殘余稀土，會使球鐵件的厚實部位的石墨形態(tài)惡化，

5、尤其是產(chǎn)生碎塊狀石墨，嚴(yán)重影響其機械性能，降低鑄件產(chǎn)品使用壽命，故殘留稀土量應(yīng)控制在0.02%-0.03%范圍內(nèi)。6、為了獲得良好的球化效果，阻止球化衰退，鐵液中應(yīng)該有足夠的殘余鎂含量，為此，殘余鎂含量應(yīng)控制在0.04-0.065%范圍內(nèi)。（二）試塊尺寸及制取抗拉強度試棒及金相試樣取自Y形式塊的I處（見圖1），力學(xué)性能試棒如圖2。第4頁共4頁工程師論文（三）熔化工藝熔化設(shè)備為500Kg中頻感應(yīng)電爐，為了使鐵液成分穩(wěn)定，采用濟(jì)南鋼鐵廠生產(chǎn)的Q12球墨生鐵，生鐵與純凈碳素廢鋼做基本爐料。配料爐前成分為：3.60%C、0.86%Si、0.35%Mn、0.03%P、0.03%S，其中含碳量通過添加增

6、碳劑來調(diào)整，含硅量通過添加硅鐵來調(diào)整。（四）球化劑孕育工藝球化劑采用稀土鎂硅鐵合金，其成分為7.09%Mg、3.26%RE、43.86Si，加入量為1.8%，粒度為20-30mm。為了使球化反應(yīng)平穩(wěn)，鎂的吸收率穩(wěn)定，球化處理溫度控制在1430°C--1470°C。為了改善孕育效果，采用包內(nèi)孕育和隨流孕育相結(jié)合的方法，包內(nèi)孕育采用SiFe75合金，加入量為1.30%，粒度為2-4mm；隨流孕育用的粒度為1.0-2.0mm，加入量為1.65-1.85%。二、生產(chǎn)結(jié)果（一）化學(xué)成分原鐵液的化學(xué)成分：3.8%C、1.26%Si、0.46%Mn、0.039%P、0.017%S、0.030%Cr。球化反

7、應(yīng)結(jié)束后鐵液化學(xué)成分：3.62%C、2.69%Si、0.43%Mn、0.047%P、0.013%S、0.032%Cr、0.063%Mg、0.025%RE.（二）熱處理工藝為使鑄件伸長率大于18%，經(jīng)過查閱資料，決定采用高溫石墨化二段退火工藝。第4頁共4頁工程師論文（三）附鑄的Y型試塊力學(xué)性能結(jié)果如下：抗拉強度456Mpa，伸長率20.4%，HB為145。該性能完全達(dá)到客戶要求。三、結(jié)論通過合理選擇化學(xué)成分，改