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硅钼球墨铸铁材料的研发

时间:2022-09-28 04:36:16 作者:米体育app下载 来源:米6体育网页版客户端

  F OUNDRY E OUI P ME NT AND r I EC HNOL OGY

  d o i : 1 0 . 1 6 6 6 6 / j . c n k i . i s s n 1 0 0 4 - 6 1 7 8 . 2 0 1 7 . 0 2 . 0 1 2

  ( 共 享装 备股份 有 限公 司, 宁夏 银 川 7 5 0 0 2 1 )

  摘 要 : 对铁素体基体硅 钼球 墨铸铁进行试验研 究, 通过大量的试验 , 得 出了最佳的化 学成分、 熔炼过程工 艺参数等 , 获得 了球化率在9 0 %r X_ E、 抗拉 强度4 6 0 MP a r X- L、 屈服 强度3 5 0 MP a  ̄ X_ k、 延伸 率1 0 %以上的 高性能

  中 图分 类 号 : T G 2 5 5 文献标识码 : A 文章 编 号 : 1 6 7 4 — 6 6 9 4 ( 2 0 1 7 ) 0 2 — 0 0 3 7 — 0 2

  Re s e a r c h a nd De v e l o p me n t o f S i l i c o n Mo l y b de n u m Duc t i l e I r o n

  ( K o c e l Ma n u f a c t u r e L i mi t e d , Y l N c h u a nN i n g x i a 7 5 0 0 2 1 , C h i n a)

  Ab s t r a c t : T h i s p a p e r s t u d i e d t h e f e r r i t e ma t r i x s i l i c o n mo l y b d e n u m d u c t i l e i r o n . T h r o u g h a l o t o f t e s t s t h e b e s t p a r a me t e r s w e r e d e t e r mi n e d. s u c h a s c h e mi c a l c o mp o s i t i o n s a n d me l t i n g p r o c e s s . he T h i g h p e r f o m a r n c e s i l i c o n mo l y b d e n u m d u c t i l e i r o n h a s b e e n o b t a i n e d, w h i c h h a s t h e n o d u l a r i t y a b o v e 9 0 %, t e n s i l e s t r e n g t h > 4 6 0 MP a , y i e l d s t r e n g t h > 3 5 0 MP a, e l o n g a t i o n > 1 0 %. Ke y wo r d s : s i l i c o n mo l y b d e n u m d u c t i l e i r o n, h i g h p r o p e r t y, c o mp o s i t i o n , me l t i n g

  硅 钼 球 墨 铸 铁 铸 件 作 为 耐 高 温 部 件 的 应 用 越 来 越 广泛 , 这 主要 源 于硅 钼球 墨铸 铁 具 有很 高 的高 温强度 、 热疲 劳性 、 优 异 的氧 化性 、 生长 性及 良好 的

  还 可 以细化 石 墨 、 提 高 石 墨球 的 圆整 度 ; 也 起 到孕

  育作用 , 改变铁液 中珠光体 和铁素体 的比例 ; 同时 硅 可 以通 过 固溶 强化 , 提 高铸 件 强度 。本试 验 铁液 中, c, s i 质 量分 数分 别 为3 . 3 %一 3 . 5 %, 3 . 4 %~ 3 . 6 %.

  硅 含量 与 此材 料 的机 械 性能 相 匹配 , 碳 含 量保 证 了铁水 的流动性 及铸 造性 能 、 组 织微 观性能 。 2 ) 锰: 锰在 球 铁 中是 扩 大 相 区 , 降低 共 析转 变 温 度 的元 素 , 在 奥 氏体 转 变 过 程 中 , 稳 定 并 延 长 奥 氏体 的孕 育 期 , 延 迟 奥 氏体 转 变 , 阻 碍 渗 碳 体 和 珠 光体 的分解 圈 。锰是 偏析元 素 , 在共 晶凝 固过程 时 造 成 正偏 析并 富集 于共 晶 团边 界处 , 形 成 白 口组织

  本 文 通 过合 理 的成 分 控制 及 过 程工 艺 控 制 , 使 得 硅 钼球 墨铸 铁 材 料 的机 械 性 能 达 到 了预 期 的要 求: R m ̄ >4 6 0 MP a 、 R n 2 ≥3 5 0 M P a 、 A≥ 1 0 %. 本 文所 研 发 的材 料 浇 注 的铸 件 各 项 性 能 指 标 均 符 合 所 装 配 产 品的使用 要求 , 运 行情 况 良好 。

  1 ) 碳 和硅 : 球 铁 中碳 含 量通 过对 基 体 中石 墨数 量、 球径 大 小 及 圆整 度等 因素来 影 响材 料 的力 学 性 能, 碳含 量 的增加 会 导致 石 墨数 量 增 多或 石 墨 尺寸

  变大 , 石 墨 数 量增 多会 导 致 基体 抵 抗外 力 的有 效 面

  有 一定 的影 响 , 本 试 验 中锰 控制 在0 . 3 %以下 。此 材 料 主要 是铁 素 体 基体 , 锰 含 量超 过0 . 3 %会 促进 珠 光

  积减少 , 力 学性 能会 有所 下 降 , 但 是 在 铁 液 凝 固时 共 晶膨 胀 量 增 大 ,提 高 铸 件 致 密 度 及 减 小 缩 松 倾

  3 ) 硫: 硫 与球 化 元 素 有很 强 的化 合 能力 , 产 生 硫 化 物 或 硫氢 化 物 , 不仅消耗球化剂 , 造 成 球 化 不

  以选 用合 适 的碳含 量 是必 要 的I l _ 。硅 能 降低 球 化 剂 在球 化 处理 中形成 白 口的倾 向和结 晶过冷 的倾 向 ,

  渣缺陷 , 此外 , 还 会 使球 化 衰退 速度 加 快 。 因此 , 为 了获 得 圆整 的 石墨 球 , 原铁 液 硫质 量 分数 应控 制 在 0 . 0 2 5 %以下, 若 炉前 硫含 量偏 高 , 则 应使 用脱 硫 剂 进 行脱 硫处 理 。

  作者简介 : 韩军 ( 1 9 8 4 一 ) , 男, 宁夏惠农人 , 硕 士研究 生 , 现主要从事 铸铁熔炼技术 的研究工作 。

  钼对石墨形态没有影响 , 加钼可以细化基体 中的共 品同, 提 高基体 的强度 但 降低 冲击 韧性 . 钼 在共 晶转 变 时呈 正偏 析 ,凝 同 时 比锰 更 容 易 产 生 共 晶碳 化

  物, 是 强 烈促 进形 成碳 化 物元 素 , 钼 溶 入铁 素 体 形 成 稳 定 的特 殊 碳 化 物 , 强 化 基体 , 同 时会 稳 定 和 细

  化 珠 光 体 I 。本 试 验 钼质 量 分 数 在0 . 4 %~ 0 . 6 %. 高 于

  浇注U 7 0 单 铸试 块 .D H - E 后进 行 金 相 和理 化性

  能分析 。 从图1 中可知 , 试块 的铁素体 达 9 5 %以上 , 球

  0 . 6 %会 形成 碳 化 物 , 恶化 基 体 组 织 , 影 响 材 料 的力 学性 能 , 低 于0 . 4 %起 不到 一定 的作 用 。

  5 ) 稀 土元 素 ( R E) : 由 于原材 料 不纯 净 , 含有 许

  多的 反球 化 元 素 , 例如s h 、 B i 、 P b 等 微 量 元 素 。加 入

  与 之 形成 化 合物 , 形成 石 墨 的异 质核 心 。稀土 含 量 过 高 会 形 成 絮状 石 墨 , 造成球化不 良 , 铸 件 的 性 能 下 降I I 。 本 试 验c e 质 量分 数一 般在0 . 0 0 4 %以下 , 高 于 此 值会 产 生 絮状 石 墨 ,同时 根据 材料 金 相组 织 , 调

  整C e 含量 , 组 织 中有异 常石 墨 , C e 含量 增 加 , 有 絮状

  2 O 3 2 02 1 9 0 9 0 9 2 9 9 9 5 %F +( P+ F e C) 9 5 %F +( P + Fe 【 : ) 9 5 %F +( P+ Fe ( : )

  利 用 上 述 方 法 生 产 了硅 钼球 墨 铸 铁 材 料 的涡 轮机部件 , 铸件重量约2 0 t , 最大壁厚3 5 2 n l m, 最 小 壁 厚3 8 mm, 铸件本 体 相关壁 厚 连接 U 7 0 试块 , 表2 是 U 7 0 附铸 试块 的性 能 测试 结 果 。铸 件本 体 缩 松情 况

  I T / MP a R n d nP a A / % ( HB) / %

  1 2 48 4 48 5 3 7 3 3 7 7 1 O l O . 4 l 6 9 I 8 7 9 0 9 0 9 5 %F +( P+ Fe ( : ) 9 5 %F +( P + F e : ( )

  度 上 恶化 金 相组 织 , 硅 钼球 铁 与 传统 铁 素体 材 料 相

  为保证 良好的铁 水纯净度 , 对原 材料纯净 度要求 较高 ; 为保证球化 处理效果 , 过程控制要稳 定 ; 此 材料

  铁, 废 钢选 用 合 金 元 素含 量 较 低 的碳 钢 , 回炉 料 选 H j 普 通牌 号 的球 墨铸铁 。

  加 料顺 序 按废 钢 一 机铁 一 生 铁 的顺 序加 入 , 保 证

  材 料 质量 稳 定 ; 熔 化 温度 小 于 1 3 8 0 o C; 熔 化完成 后 取样 检测 ,取 样温度 控制 1 4 2 0 ~ 1 4 4 0 之问; 过

  1 ) 通过 合 理 的 成分 控制 及过 程 T_ 艺控 制 , 使 得

  Rm >  ̄4 60 MP a、 Rn 2 ≥ 35 0 MP a、 A≥ 1 0% .

  2 ) 通 过实 体 产 品验 证 , 材 料性 能 符 合 铸 件 产 品 的使用 要求 。

  参 考 文献 : [ 1 ] 洪新 旺 ,邹卫 .中硅 钼球 器铸铁 的试验研 究 [ J ] .金属加 T 。

  2 0 1 1 . 3 O ( 3 ) : 2 9 9 — 3 0 0 .

  熔 化 完 成后 进 行炉 前 铁水 过 冷 度检 测 , 对 于过 冷 度 高 于6 c c的铁 水 进 行 炉 内预 处理 , 加 入 质量 分

  数0 . 1 %~ 0 . 2 %的生 铁 调整 过冷 度 。球 化剂 的加 入量

  主要 与 原铁 水 中 的硫 含量 以及铁 水 温 度有 关 , 在 此 选 用质量 分数 分别 为0 . 9 %~ 1 . 2 %的 F e S i Mg 合 金 及 0 . 1 %~ 0 . 2 %的重 稀 土 。 第一 , 将 球 化剂 预埋 人浇包 之

  [ 2 ] 吴德海球 墨铸铁[ M] . 北京 : 中国水利水 电出版社 , 1 9 7 9 : 5 0 — 5 5 . [ 3 ] 周建祥 , 吴正喜等. 铸 态厚大断 面Q T 7 o ( ) 一 3 铸 件的生产 实践 [ J ] 现代铸铁 , 2 0 1 2 ( 1 ) : 2 8 — 2 9 . [ 4 j 邓凯 . 一 5 0 ℃低温 冲击球器铸铁 的研 究[ J ] . 金属 加 ] , 2 0 1 I ( 1 7 )

  内, 采 用 冲人 法进 行球 化 处理 , 保 证球 化 反应 质 量 ;

  氧化 和烧损 ; 第l 二, 选用 B a S i 孕 育剂进行 孕育 , 孕育方

  [ 5 ] 郝石坚 现 代铸铁学 [ M] . 北京 : 冶金工业 出版社 , 2 0 0 4 : 2 8 5 — 2 9 8