多次多向等温变形球墨铸铁石墨形态影响

通过采用重稀土钇基稀土镁球化剂处理铁液,浇注厚大断面球铁试块,研究了重稀土y和微量sb对厚大断面球铁的石墨形态的影响,分析了石墨结晶的核心,并探讨了石墨畸变的原因。试验结果表明,重稀土y在铁液中形成高熔点氧化物,残存时间长,作为石墨核心,有利于提高抗衰退性能;sb具有细化石墨球、增加石墨球数、提高石墨圆整度的作用;在厚大断面球铁中,晶界上ti的偏析和球化元素mg或稀土等氧化形成的氧化夹杂,破坏了奥氏体壳的稳定性,造成石墨畸变。

研究了球墨铸铁在(800±10)℃、(900±10)℃,单次变形量60%、30%的条件下,经不同方向多次压缩后石墨的形态变化和分布情况。结果表明,多向多次压缩变形时,石墨球在不同方向的应力作用下被剪切为小的石墨颗粒,大部分石墨球得到细化。在(800±10)℃下,单次变形量为60%的多向多次压缩变形可使石墨颗粒的形态和分布明显变化,细化效果显著。

球墨铸铁(qt450—12a)在大批量生产过程中,由于铁液的碳当量较高,金相组织中石墨开花成为导致其力学性能差异的主要因素。本文对石墨开花进行了原因分析,并提出了一定的防止措施。

通过对球墨铸铁(qt600-3)石墨组织的观察,分析开花状石墨的结构特性,找出造成石墨开花的原因,并采取有效的预防措施改善球墨铸铁的铸件质量,提高产品的合格率。

减少原料中碳的遗传、避免球化处理时出现大的石墨球、降低高温铁水的热混流、降低碳的活度和增强奥氏体的强度、准确把握球化处理和倒包时铁水量、准确控制出炉温度和浇注温度是防止石墨开花的有效途径。

球墨铸铁由于碳当量较高,生产中极易产生石墨漂浮。我们通过采取控制碳当量,加强包内、包外孕育处理,严格控制re、mg残留量,提高铁液温度等工艺措施,有效地消除了这一缺陷。

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正确测定球墨铸铁中石墨大小及球化率,是对球墨铸铁组织性能进行评定的基本要求。通过参加中国实验室国家认可委员会组织的球墨铸铁中石墨大小及球化率测定国际对比认证,在图像分析系统上对该项目要求的内容进行了测定,实验结果满意。

以qt700为对象通过拉伸试验、压缩试验、扫描电镜分析、金相分析、差热分析(dsc)和热膨胀性能测试(dil)探讨了qt700的弹性模量、力学性能、显微结构及热性能之间的关系。结果表明:球墨铸铁的弹性模量、抗拉强度及球化率相关;材料的热性能、塑韧性与石墨球的尺寸有一定关系;dsc曲线与珠光体含量存在一定关系。

在铁路机车弹簧外套(qt450-10)的厚壁处易出现开花状石墨,认为是该铸件两耳孔处为热节部位,加之浇注系统不合理所致。为此采用垂直封闭式浇注系统、选用低re球化剂,以及控制铁液出炉温度≥1520℃,浇注温度在1420~1460℃等措施,改善了铸件内在质量,提高了外套铸件的成品率。

球墨铸铁的石墨漂浮及其防止措施

简述了薄壁球墨铸铁容易产生白口组织的原因,抑制白口组织的生成应促进石墨化、增加石墨球数。介绍了化学成分c、si、s、mn、稀土元素及球化、孕育处理对石墨化的影响。应通过严格控制铁液成分、加强孕育并适当添加稀土元素,促使铁液充分石墨化,增加石墨球数来有效抑制白口生成。

使用自行研制的大断面铸件冷却模拟装置,研究了不同共晶时间球墨铸铁样品的石墨形态及相关的力学性能。验证了这一装置对于厚大断面球铁铸件研究的有效性。随着共晶时间的延长,铸件的石墨形态逐渐偏离球形,向异常化趋势发展,石墨颗粒的圆整度随之降低。异常石墨的形态表现出相互联结的立体网络状。

研究了铋对球墨铸铁组织和性能的影响,特别是对低温冲击韧性的影响。实验设计了合适的化学成分和含铋量,制定出合理的生产工艺和热处理工艺。利用光谱分析仪、金相显微镜、低温冲击试验机等设备对试样的化学成分、金相组织和力学性能进行了检测和观察。结果显示,适量的铋可以减小石墨球径,增加石墨球数量,提高球铁的低温冲击韧度。铸态下,未加铋的试样低温冲击韧性约在9j左右。经热处理后,与铸态下加铋试样的低温冲击韧性近似,在12~13j左右。加铋并热处理后,低温冲击韧性最高可到17j。另外,随着加铋后石墨球的细化,低温冲击韧度数值波动变小,性能变得更加稳定。

球墨铸铁

介绍了等温淬火球墨铸铁引锭杆铸造生产工艺特点及其铸态组织要求,详细分析了主要合金元素的作用,运用正交试验法对等温淬火球墨铸铁(adi)引锭杆的热处理工艺进行了优化试验,并对该引锭杆的淬透性进行了检测。试验结果表明,最大壁厚为140mm的adi引锭杆需要进行必要的合金化,合金元素的加入量为:ωmo=0.2～0.3％,ωni=0.4～0.5％,ωcu=0.5～0.8％;该adi引锭杆的优化热处理工艺为:在900℃奥氏体化保温90min,再进行360℃等温淬火,等温“时间窗口”为90～120min;在该成分与热处理工艺条件下,引锭杆可以淬透,能够获得以针状铁素体9残余奥氏体为基体的组织,其力学性能达到qt900-8。

介绍了球墨铸铁中奥氏体枝晶的形成、分类及影响因素,指出奥氏体枝晶排列方向的控制对进一步挖掘球铁力学性能潜力的意义;同时阐述了溶质元素、凝固速度等因素对球铁偏析的影响规律。

经等温淬火处理的球墨铸铁在国际上称为（austemperedductileiron），简称adi。等温淬火球墨铸铁是一种由球墨铸铁通过等温淬火，得到以奥铁体（ausferrite）为主要基体，具有强度高、韧性好的铸造合金，等温淬火球墨铸铁也称奥铁体球墨铸铁，也有人称为奥氏体一贝氏体球墨铸铁（奥一贝球铁）。其热处理过程：将球墨铸铁加热到a。以上，保持一定时间，然后以避免产生珠光体的冷速快冷至一定温度（高于ms），并保温一定时间，使球墨铸铁得到针状铁素体和富碳奥氏体组成的奥铁体，允许少量其他组织（如马氏体、碳化物）存在，但以不影响所要求的力学性能为准则。其属于一种力学性能范围宽广的高级铸铁，具有高强度、高韧性和较好的塑性等特点。目前大致有三类，见表1。

研究了si-ba孕育剂量对球墨铸铁石墨形态、球化率及力学性能的影响,研究方法是在原铁液化学成分、球化剂种类及加入量、浇注温度、孕育方法、浇注时间及二次孕育等都不变的情况下,改变随流孕育剂的种类。试验结果表明:(1)合理控制si-ba孕育剂的用量能有效改善球墨铸铁的石墨形态,为了保证孕育效果,si-ba孕育剂的加入量应控制在0.3%~0.5%;(2)在保证产品质量的前提下,减少si-ba使用量方案的实施,节约了生产成本。

用fesimg6re2低镁球化剂分别对不同球化处理温度的铸铁进行了盖包法球化处理试验。通过对不同球化处理温度下铁液中镁吸收率、石墨大小和球化率、球铁力学性能的比较,分析了球化处理温度对球铁组织和性能的影响。

加铜的球墨铸铁无论铸态或热处理都引起了组织及性能的变化，这种改变拓宽了球墨铸铁的应用范围。本文介绍了铜在球铁中的加入工艺及其对组织和性能的影响。

针对球墨铸铁中石墨球粗大问题,本文提出用堆焊法来细化球墨铸铁表层石墨球。结果表明用该方法可在球墨铸铁表层获得具有尺寸细小、圆整度好且分布均匀的石墨球。