球墨铸件的注意事项
1.加入孕育剂进行孕育处理
2.球墨铸件流动性较差,收缩较大,因此需要较高的浇注温度及较大的浇注系统尺寸,合理应用冒口,冷铁,采用顺序凝固原则
3.进行热处理
4.严格要求化学成分,对原铁液要求的碳硅含量比灰铸铁高,降低球墨铸件中锰,磷,硫的含量
5.铁液出炉温度比灰铸铁高,以补偿球化,孕育处理时铁液温度的损失
6.进行球化处理,即往铁液中添加球化剂
球墨铸件的防腐直接关系到管道的长期的使用性和性,因此是衡量管网技术及运行状况的一个重要指标。因铸铁中存在石墨,球墨铸件中的石墨以球状形式存在,并不影响基体材料的力学和机械性能,但据10个典型城市结果显示,我国城镇供水管网静漏失率达到12~13%,远远超过了要求城市漏失率控制在6%以下的标准,所以管道防腐一直是我们当前一个热门的课题。
球墨铸铁件微观凝固过程与处理工艺
其一、球墨铸铁的微观凝固过程
从20世纪80年代开始,很多学者对球墨铸铁的微观凝固过程提出新的认识,包括:①亚共晶球墨铸铁,先析出初生奥氏体。共晶球墨铸铁,在非平衡凝固条件下,首先析出初生奥氏体。过共晶球墨铸铁则首先析出初生石墨球。②共晶结晶时,发生离异共晶。共晶奥氏体与石墨球分别单独形核。③初生枝晶和晕圈枝晶交替生长,促成石墨球周围奥氏体壳形成。奥氏体以石墨生长面为衬底形核、生长,在初生石墨球周围形成环状封闭奥氏体壳。④由于石墨漂浮、枝晶下沉及熔体对流等原因,石墨球与奥氏体发生碰撞,形成共晶晶粒。基于这些新的认识,可以将球墨铸铁的微观凝固过程近似表述为,当温度下降到液相线温度以下某一温度时,亚共晶球墨铸铁有初生奥氏体枝晶、共晶和过共晶球墨铸铁有初生石墨球在液相中析出。共晶结晶时,共晶奥氏体与石墨球分别单独形核。
石墨球在液体中自由长大到一定尺寸后,在石墨球外围形成奥氏体晕圈。同时奥氏体按枝晶状方式生长,并逐渐在枝晶旁析出石墨球。石墨球与奥氏体枝晶的碰撞与接触形成共晶晶粒,石墨球被奥氏体包围。碳原子通过奥氏体壳向石墨球扩散,石墨球得到显著长大。随着温度降低,石墨-奥氏体共晶晶粒不断长大,游离奥氏体也会自由生长。当所有液相变成固相后,凝固结束。对球墨铸铁凝固过程的认识建立在球墨铸铁属于离异共晶以及熔液内存在运动两个事实的基础上,强调奥氏体枝晶的单独存在和它在凝固过程中的作用。采用着色腐蚀技术,金相显示了球墨铸铁缩松区中奥氏体枝晶的组织形貌,分析了球铁缩松的形成机制。研究表明,奥氏体枝晶对缩松缺陷的类型及形成机制具有显著影响。可见,缩松形成于上述形成过程的第二阶段,枝晶形成骨架后,凝固较早的区域对热中心的异地抽吸液体流动是球铁缩松形成的主要原因。并且,随冷却速度增大,枝晶析出量增大,而石墨析出量减小,共晶前期凝固收缩增大,缩松倾向也增大。指出宏观缩松常常出现在枝晶晶簇间隙,产生于共晶凝固前期树枝晶骨架形成后,是异地凝固收缩造成对热节中心(厚壁处)铁液抽吸流动的结果;微观缩松是于凝固末期,晶簇间隙中的凝固收缩得不到补偿而产生的微小孔洞;枝晶数量增多,形态趋于发达,液态金属异地抽吸作用增强,易于形成宏观缩松;反之,枝晶数量减少,形态粗壮,倾向于形成显微缩松。
其二、球墨铸铁处理工艺
1、熔炼
目前较多使用的是冲天炉、电炉双联熔炼和中频感应电炉熔炼两种方式。两种方式各有其优点和不足。冲天炉熔炼效率较高、铁液纯净度高、流动性好,但熔炼过程中使用的焦炭具有增硫作用,而且冲天炉铁液出炉温度相对较低,需使用电炉对其铁液进行加温和吹氮脱硫,使得熔炼成本增加;单独使用中频感应电炉熔炼,对原材料提出较高要求。一方面,使用高纯生铁和碳素结构钢熔炼;另一方面,使用碳素结构钢加增碳剂熔炼。电炉熔炼不管采用哪种原材料的方式,铁液的流动性都不如冲天炉电炉双联熔炼的好。而且浇注后的产品容易出现缩松等铸造缺陷。必须采用在铸件厚大面增设外冷铁或良好的补缩手段才能生产出合格的产品(也有的厂家采用高刚性铸型实现产品的自补缩)。
原材料在加入炉内之前,要除锈烘干,避免铁液内含气量超标。原铁液出炉前不要做除气处理,以免带入杂质(如果用Al脱氧,产生高熔点Al2O3随脏物排除的同时,部分的Al溶解入铁液,不但破坏石墨球的生长,还偏析到奥氏体的周界;如果用1号稀土脱氧,将使铁液中稀土含量增加,球墨铸铁件有变脆的倾向)。铁液出炉温度1480~1500℃左右,不要超过1520℃或在1520℃左右长时间停留,否则会使铸件的致密度和力学性能明显降低。因为较高的过热度会造成近程有序结构不可逆的松弛,即使采用优良的孕育手段也很难奏效。
2、采用适量的球化剂和球化处理方法
采用稀土含量较低的球化剂。加入量适当控制。因原铁液含S量较低,球化剂的加入量一般情况下不应该超过1.5%。如果铸件中Mg或者RE的含量超过0.03%时,其离子有向晶界集中的倾向,使产品的脆性急剧增加。不管采用何种类型球化剂只要能保证球化效果,其加入量越少越好。球化时采用包内冲入法,球化剂和孕育剂上要覆盖同类的铁屑,覆盖量应在5~8mm厚为宜。参与球化的铁液不应少于300kg。1~2t的铁液,两次倒入铁水包为好,其他情况下应一次孕育,直接倒入,避免中间环节时间过长。
3、合理孕育
采用75Si-Fe,二次孕育,合理分配。依据铁液重量多少确定孕育剂块度大小。1t以下铁液,孕育剂尺寸为15mm;1~2t铁液,孕育剂尺寸为20mm;2t以上为30~40mm。孕育剂要纯净,不得有氧化层和其他赃物,表面要新鲜,使用前要烘干。有条件的生产厂家可以采用随流孕育或者在浇注系统中放置大块孕育剂,保证良好、长效孕育效果。
4、浇注
铁液出炉到浇注成型整个过程要紧凑、协调,任何环节不得出现故障停止现象。整个过程宜在15min内完成,时间越短越好。
5、热处理
为了消除可能存在的碳化物和磷共晶;增加基体中铁素体含量,提高韧、塑性;消除或减少铸造应力吼采用退火工艺、二次保温方法。
泊头市艺兴铸造厂(http://www.btyxzz.com)主要产品有搅拌机配件、灰铸铁件、减速机配件、机械加工、端面铣床加工等业务。