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[交流] 谈谈D型石墨铸铁件

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    [LV.Master]伴坛终老

    发表于 2022-3-15 10:46:28 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    x
        目前,国内外大多采用金属型重力铸造方法生产小型、薄壁、复杂的D型石墨铸铁件。采用这种工艺生产的铸件,除具有良好的表面粗糙度和尺寸精度外,还具有无缩孔和气孔的致密组织,耐油气渗漏,以及良好的加工性能等特点。根据相关研究,在特定领域,D型石墨的综合力学性能要优于A型石墨铸铁件。还需要继续深入研究。
    . h, a( @  o0 j1 t0 Q/ X! [# Z; {( p) e
        用重力金属型铸造的小型薄壁灰铸铁件由于铸型冷却速度快,铁液过冷度大,容易获得以D型石墨为主的金相组织。目前已应用于大批量生产空调和冰箱旋转压缩机的气缸和曲轴铸件,年产量达数千万件之多。此外,还广泛应用于汽车制动鼓,液压和气动部件,机床主轴和齿轮,运输机械轴瓦,带轮以及玻璃模具等,铸件的重量250g-15kg。
    & w. i, `2 p# [3 B: F1 [- m. F; n# i) I, U  v9 {/ B+ \
        有报道称,D型石墨铸铁件已经应用于钢锭模,玻璃模具,机床床身,甚至缸体。+ @7 U3 z8 x+ k, z% u
    " u% A! }+ W2 ]  c+ {8 Q
        对于采用重力金属型铸造的小型薄壁灰铸铁件,为获得D型石墨,通常采用过共晶成分,碳当量CE为4.45-4.5%。在灰铸铁中加入一定量的钛,由于其影响奥氏体形核能力和增加共晶过冷度,从而使灰铸铁凝固时促进D型石墨的形成。加入过量的钛,会使灰铸铁的组织产生变化,抗拉强度也会有较大的变动。对于CE为4.45%的铸铁,钛的质量分数从0.05%提高到0.075%;CE为4.5%的铸铁,钛的质量分数增加到0.085%,均会使抗拉强度相当快的提高。如果继续提高钛含量,则抗拉强度的提高会相对减缓。6 a  m& z& E5 H% l7 D1 m4 Y
    1 \. B* D6 v) x  c
        灰铸铁中加入钛后,大部分的钛化合物存在于金属基体中,但仍有一部分的钛的氮化物或碳氮化物存在于铁素体/石墨界面层内。! P4 c/ x9 O. f" o. ~2 P

    , U. a$ N8 V$ a) Y" l$ [    硬度为3200HV或更高的钛化合物的存在,将大大降低铸件的切削加工性能,影响刀具的使用寿命。另外,过高的钛含量会使车削铸件时产生热裂纹。在含磷量较高的灰铸铁中,钛的化合物会与磷共晶融合在一起,增加钛对切削性能的不良影响。为获得所需的显微组织,以及抗拉强度与良好切削性能的最佳组合,在重力金属型铸造的灰铸铁中,钛的质量分数不要超过0.1%。% L* y5 c. |/ }9 I; N6 G7 z8 {

    & X: Y$ I- h5 |/ d    空调和冰箱压缩机气缸和曲轴铸件的金相组织应以D型石墨为主,在铸件心部允许有少量的A型、B型石墨。由于孕育处理会促进不希望产生的A型石墨出现,原则上冲天炉铁水时不需要经过孕育处理的,而无芯感应电炉熔炼的铁水仍需要进行孕育处理,以恢复形核条件,控制铸件的收缩和白口。
    7 I0 d8 b5 Q. `3 h, `) C
    ) z. r" l+ S' ~# Z7 M    在铸铁的重力金属型铸造中,通常获得的是混合金属基体,所有的铸件都应该进行热处理:正火或者退火。其工艺规范为在843-927℃奥氏体化1h,然后炉冷或者空冷。退火后的基体全部为铁素体,正火后的基体有30%的珠光体。如果希望获得更多的珠光体,则可以加入微量的锑。
    - r0 v/ q2 T. a9 G
    0 ^" `+ @: d0 H' ]1 ]* P    在欧洲,采用重力金属型铸造工艺生产的铸件已占铸铁件总量的6-8%。美国、加拿大、日本、印度、比利时、中国等国家也在逐步推广此工艺专业化大批量生产压缩机气缸和曲轴等铸件。D型石墨铸铁件的应用也会越来越广。' o% Y8 L) \& e( ~2 O; E3 |, p; S; _
    0 ~  R) O; k. r' H( K  Z
        国内也在试验采用D型石墨铸铁件生产制瓶机玻璃模具。其化学成分为:C3.28%,Si1.95%,Mn0.56%,Cr0.5%,Ti0.2%,Al1.2,B0.3%,Sb0.4%,RE0.5%,S、P<0.1%。铁液在1320-1340℃浇注成型后经高温石墨化退火,获得铁素体基体,硬度为158-200HBW。研究表明,在模具频繁与1100℃以上的熔融玻璃接触,模腔温度达500-700℃的工况下,由于D型石墨铸铁具有良好的抗氧化性,抗生长和抗热疲劳性能,与常用的铬钼铜铸铁相比使用寿命提高了3倍以上。

    - ^$ q+ v6 ?8 t( ]$ C6 }0 e  W
                                     (来源:铸造微课堂)
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    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2022-3-15 13:57:03 | 显示全部楼层
    很新鲜的概念
    / M. b, o) S2 R# d学习了。
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     楼主| 发表于 2022-3-15 17:22:51 | 显示全部楼层
    高山流水 发表于 2022-3-15 13:57
    - f; _% G# y! u+ f& b4 ?: b; _" C很新鲜的概念
    " T/ A! {, c% s3 ]! t" `学习了。
    ) R* ^& l1 ^: s+ d
    可以参考,但对于里面关于薄壁件用过共晶铁水做D墨的说法,值得商榷,毕竟也与D墨打了十来年的交道。9 L2 S1 l9 \, \4 W

    8 V. b& h  H1 O* C6 Z2 jD墨的形成有这几个要素:1、亚共晶铁水在不完全孕育的情况下为第一条件 ;2、铁水的必须要有足够的过冷;3、应该讲是第2点的具体补充,即:保证铁水的低硫与足够的钛。$ N8 l( N( y8 m; @9 T
    $ c2 ^2 ]2 A% {9 M
    D墨铸铁有着很优越的抗高温氧化性和塑性。具体就不多说了~
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    [LV.7]常住居民III

    发表于 2022-3-15 20:07:32 | 显示全部楼层
    老翻砂匠 发表于 2022-3-15 17:22
    8 c; I. f3 ?. s% |( I" V- n# ~可以参考,但对于里面关于薄壁件用过共晶铁水做D墨的说法,值得商榷,毕竟也与D墨打了十来年的交道。
    8 m# o& w/ R4 z: F$ H) v
    " C* m$ C( U' O2 PD ...
    / K( W$ m& q8 h
    D型石墨长时间高低温交替工作后会成什么形状?
    ) z* Z+ X% m1 x  u抗氧化的机理没讲。
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     楼主| 发表于 2022-3-15 22:24:00 | 显示全部楼层
    fbi-2008 发表于 2022-3-15 20:07
    , w9 |: S* j( t$ c, d8 zD型石墨长时间高低温交替工作后会成什么形状?3 O; R* m) G- ?" b8 M- O1 [7 X
    抗氧化的机理没讲。
    7 \. b3 t4 U9 C2 c6 U
    对的,主要是抗高温氧化性能特别优秀,这就是枝晶点状石墨的特点,石墨曾点状,故石墨间的相互联系的通道就不存在了,... ...,所以才有抗高温氧化性能优异之说~0 K1 K6 J) b9 A( Q* ~' i
    ) d8 S! R% h0 z+ J
    文章中居然会漏掉,实属不应该~
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    2018-11-19 21:56
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    发表于 2022-3-16 10:09:14 | 显示全部楼层
    老翻砂匠 发表于 2022-3-15 22:24
    * O* x' O* _3 C1 w8 K2 K8 j对的,主要是抗高温氧化性能特别优秀,这就是枝晶点状石墨的特点,石墨曾点状,故石墨间的相互联系的通道 ...
    . L  i2 P; I) m2 p2 m! T
    那为啥球铁是独立的石墨球抗氧化没那么好呢?
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     楼主| 发表于 2022-3-16 12:39:36 | 显示全部楼层
    fbi-2008 发表于 2022-3-16 10:09' f6 Q7 D$ F+ J2 I% h+ `
    那为啥球铁是独立的石墨球抗氧化没那么好呢?

    + `6 w; D" d6 e% \* D3 E球铁的抗高温氧化性能也好的,只不过在其它某方面的性能上不如D墨铸铁~
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    2024-1-5 09:19
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    [LV.9]以坛为家II

    发表于 2022-3-24 12:33:26 | 显示全部楼层
    GB/T 7216-2009
    ' @$ X2 A; t$ x$ e, o, }1 B截图4 Z7 j# v% }3 D6 h1 D2 s5 S
    - B, N6 W+ c0 ^4 m/ |& i

    灰铁石墨形态 GB-T 7216-2009

    灰铁石墨形态 GB-T 7216-2009
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    [LV.Master]伴坛终老

    发表于 2022-4-7 20:41:14 | 显示全部楼层
    这是第四版铸造手册中的内容。。。可能涉及到利益,不能讲得太透彻。
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     楼主| 发表于 2022-4-7 21:13:23 | 显示全部楼层
    山巅牧羊人 发表于 2022-4-7 20:412 S- j  x* V0 B) Y( N# [5 O0 j
    这是第四版铸造手册中的内容。。。可能涉及到利益,不能讲得太透彻。
    2 Z% E/ _; a* h
    D型石墨的生产工艺已经很成熟了,同僚们的认知度都已经很高了,不该还有什么过多的商业秘密~
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    发表于 2022-4-8 08:23:17 | 显示全部楼层
    老翻砂匠 发表于 2022-4-7 21:13
    / ~! B) o* n5 |% b4 \  }% e" YD型石墨的生产工艺已经很成熟了,同僚们的认知度都已经很高了,不该还有什么过多的商业秘密~ ...

    7 c/ E3 g0 d5 E$ b0 U- u' O就跟我现在做的消失模铸造一样,明明都是很成熟的工艺了,有的人还藏着掖着,视为机密。4 }# u4 s3 f2 A; F1 J' c$ v5 }
    搞技术的人单纯,没那么多弯弯道道。殊不知你把这层窗户纸捅穿了,要断掉多少人的饭碗。呵呵!
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     楼主| 发表于 2022-4-8 10:32:00 | 显示全部楼层
    山巅牧羊人 发表于 2022-4-8 08:23
    : E; g  ?. [( @, G: e! y就跟我现在做的消失模铸造一样,明明都是很成熟的工艺了,有的人还藏着掖着,视为机密。
    - Y5 b  J+ w6 U& j. U搞技术的人单纯 ...

    % H6 r* c/ x. n  J5 Q严重苟同,正因为这样,我是不会有什么保存的~
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    2019-11-25 08:51
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    [LV.5]常住居民I

    发表于 2022-4-8 14:55:39 | 显示全部楼层
    感谢师傅们的无私奉献,收藏学习了。
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    发表于 2022-4-10 10:21:09 | 显示全部楼层
    好奇一个问题,D墨未来有没有可能成为发动机缸盖排气管的材料呢?
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     楼主| 发表于 2022-4-10 14:07:38 | 显示全部楼层
    xcxso 发表于 2022-4-10 10:21
    % p5 z$ l. W5 n) n4 F8 b好奇一个问题,D墨未来有没有可能成为发动机缸盖排气管的材料呢?
    9 q  E6 C7 W9 C
    D墨铸铁早就用到排气管上了~
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    发表于 2022-4-11 09:37:11 | 显示全部楼层
    老翻砂匠 发表于 2022-4-10 14:07
    $ ~" X' `8 e6 p, r0 B- sD墨铸铁早就用到排气管上了~

    # s) d, Z" L2 P, d( Z: e3 A  _看来是我孤陋寡闻了
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     楼主| 发表于 2022-4-11 17:27:11 | 显示全部楼层
    xcxso 发表于 2022-4-11 09:37
    + y/ R& `0 D- D9 S' Q' d  b1 S看来是我孤陋寡闻了

    3 s/ }& ^5 P% L# c7 `4 E现在人们对D墨的认识已不再是十几年以前的认识了,那时候始终抱着“D墨属于过冷石墨,是有害的石墨”,D墨的优越性这些年以及越来越被人们看好~
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    发表于 2022-4-12 12:37:20 | 显示全部楼层
    老翻砂匠 发表于 2022-4-11 17:27
    3 c, E8 z! M; K' n# \- c* A/ F  F, T现在人们对D墨的认识已不再是十几年以前的认识了,那时候始终抱着“D墨属于过冷石墨,是有害的石墨”,D ...

    0 z7 v- Q' p* c' h认识要随着时代发生变化,不能固守成见
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    [LV.Master]伴坛终老

    发表于 2022-4-12 13:57:23 | 显示全部楼层
    最近几年,铸造技术发展很快,涌现很多新材料新工艺,要与时俱进,不断学习才行。

    点评

    严重同意!  发表于 2022-4-12 18:18
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     楼主| 发表于 2022-4-12 18:21:22 | 显示全部楼层
    xcxso 发表于 2022-4-12 12:37- M+ O( Y% L8 i5 D1 O
    认识要随着时代发生变化,不能固守成见

    " Z: A, N) K( h5 B, F2 o- x有些时候根本会让人想不到的材料,比如:星型石墨铸铁,居然也有其独特的优势,B墨铸铁也有人在使用(据说是从国外引进的理念)~
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