TA的每日心情 | 开心
2019-3-1 00:00 |
|---|
签到天数: 311 天 连续签到: 3 天 [LV.8]以坛为家I
|
马上注册，结交更多热工坛友，更多精彩内容等着您！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？免费注册
x
在铸造行业，人们常说，铸造材料的成分决定组织，组织左右性能；这句话其实并不全面。我们在生产实践中发现许多铸铁，在相同成分时，力学性能却有较大差异。铁液的质量除与其成分有关联外，还与炉料配比（生铁用量、废钢用量、返回料用量、合金加入量），熔化与出炉温度，孕育工艺等有密切关系。所谓合成铸铁，就是指配料中使用50%以上的废钢，通过增碳合成的方法制取的铸铁材料，因为需要较高的熔化温度，只宜在电炉中熔炼。目前合成铸铁主要有合成灰铁和球铁。
2 r ~2 a+ C t' d" d! D4 ]* H. r2 B
通过大量实践，对于HT250、HT300等高强度灰铸铁来说，废钢左右强度、生铁影响组织。
/ r0 K- R. a$ L8 ?/ Z$ r: J4 q6 E( ?5 a9 p! G3 I
1．配料禁忌
7 D, d5 @9 u, `. P$ F2 I% L/ T: o4 l$ g& H; R2 i
（1）高比例废钢（尤其是船板）与高比例回炉料（浇冒口、废铸件、铁屑）搭配，合成灰铁的废钢加入量不宜超过50%； ; U$ Y1 f2 u# E( O4 n8 n) L6 T; L
' _ K8 W$ t! f. P6 f# ^5 F
（2）高比例废钢（尤其是船板）与含硫磷高的生铁搭配； 8 d! v- _; W) p& g
& h( S% x9 {+ r! {) s% }
（3）回炉料超过40%（浇冒口、废铸件、铁屑）。
8 ]3 j: N5 n: ~# I3 h; q8 z! M4 b, D
2．配料优化组合（%）0 X5 U* E5 K2 Y( J* I
) M, W6 U# d/ x6 y, D8 Z
组成生铁废钢回炉料
+ N# X0 E/ n8 B( z) U
+ W1 s F- Q+ i" l! ]1 ? 配比A403030 配比B304030 配比C204040 配比D205030
6 D2 z- |# E, f. Y
; Q! w! w8 z' I 3．锰硫含量2 [& a9 ^* o' ?8 H' Z; U7 u
, m, s$ e* L$ L& N8 |' @ 需要提高硬度时锰的含量可达1.0%～1.2%，但不要求相应提高硫的含量（关于灰铁中的硫含量，另行分析）。
& {/ l5 i, J k# K9 K, v3 m8 z( G; D! N( @- S/ k! M6 s
某公司为了节约成本，多用废钢，在两个月内试制合成高牌号灰铸铁，废钢用量一度达60%，有一段时间除加入废钢外另加回炉料和少量铁屑，最初质量不错，但一段时间后发现铸件批量缩孔、缩松和有白色硬斑，并且持续不断越来越严重。
' _" W& D) V o3 ~) f, B
5 J+ P4 C d" o* U( J) r 此缺陷成因：初步判断是铁液中MnS的含量过高而引起的铸件显微缩孔、缩松，MnS富集形成白色硬斑。这是由于高牌号灰铁HT300成分要求Mn含量较高（1%左右），加之废钢自身锰也高（船板中的16锰钢含Mn在1.6%），而废钢中的S以及回炉铁（包括铁屑）中的S和锰反应产生的MnS在炉料中的积累达到一定程度，就会产生过量，从而产生上述缺陷。
. D; E" o+ |0 N0 Q/ \! H E u$ N! w5 C; u+ r# L& K& v0 V' j# ]
为了减少铁液中的MnS含量，一般用加入一定量的优质新生铁（低S低Mn）来调整，另外提高孕育效果，可使MnS细化，减弱其不良影响。 8 m9 o) J( l8 Y0 C9 f' {: h3 O& M
! d0 o* A4 B( b S* n- ]5 S 废钢加入量过大时，由于废钢熔点在1530℃左右，而生铁和回炉料的熔点只是1230℃左右，多用废钢增加了电耗，加大了铁液的过冷倾向，还吸附大量的氮气，一般来说合成铸铁工艺并不适用于灰铸铁，而比较适用于球铁。
" W7 u8 B# H' U6 @- i$ G1 [% Z
( T2 U( o9 `' P4 o; ~ j$ Q" l 前面已经说过，中频感应电炉熔炼铸铁工艺对比冲天炉熔炼，除了具有熔化温度高的优势外，却有不少缺点，主要有三个方面的问题：一是铁液过冷倾向较大，极易产生影响材料力学性能的D、E型石墨；二是铁液纯净，异质结晶核心较少，导致孕育效果差，在同等成分条件下，铸件强度偏低铁质偏硬；三是收缩倾向较大，在高牌号灰铸铁中锰含量较高时，容易产生显微缩孔、缩松。 , G1 ~5 ]. ?) B7 ]# p
! ^5 a; l. d2 t: y F! p! [ 针对上述问题，应对的措施是： ; f6 D- b) U. b' \; L8 e
+ I1 O& k! z: w5 q8 q) T$ B 1．在熔化后期增加一个高温保持时间，尽可能使各种炉料熔化的铁液晶粒均匀，尤其是细化石墨；
0 u' V# R( L# W( h) ]) ~
5 Q3 [% I8 H' ]3 I: H @# h p 2．适量增加外来异质核心（如硫化物），强化孕育效果，促进A型石墨的形成；
8 A! J4 J1 z9 u) m' l; v
* k1 w4 ]) g/ J 3．控制高牌号灰铸铁的硫、锰含量及其比例，控制回炉料比例，达到合适成分。
8 F0 P) C, j5 ?5 t
3 D- p6 X3 O+ E5 f0 o- G 这些措施，对不同结构的铸件产品是有差别的，需在实践中掌握。
! K- a5 A9 Z3 n! o9 n) z$ s2 {; m7 ~8 ?) J: F% J# n
某公司某日，用电炉熔炼6炉灰铁HT300铁液，浇注液压阀G03、G02等产品，经解剖内部组织发现大面积显微缩孔、缩松、缩裂，共830只全部报废。检测布氏硬度HBS241，化学成分C 3.27%，Si 1.78%，Mn 0.83%，S 0.087%，P 0.04%。珠光体98%，E形石墨达80%（A型20%），石墨长度5级。据有关人员研究分析，应是铁液材质出了问题。 0 Z1 E$ K1 b6 G* T/ ~% L
/ l% m6 \1 y9 Z) Q2 d 化学成分分析的结果，对一般的薄壁HT300铸件来说似乎是正常的，然而对于液压阀铸件（壁较厚）却出了问题。此缺陷成因：初步判断是铁液中MnS的含量过高而引起的铸件显微缩孔、缩松、缩裂，也就是说铁液中的S、Mn含量超出铸件所适应的范围（对不同铸件其成分量有差别）。
2 B5 c5 x$ Z; w/ D. D. w9 l* c K5 |+ Y
由于在熔炼中加入了一定量的增S剂，铁液中的S、Mn含量积累达到一定程度，就会导致铁液含S量超出铸件自身正常凝固结晶的要求，从而产生此类缺陷。对策：停止加入增S剂，调整Mn的含量，保证HT300灰铁的五元素的正常含量，调整后，缺陷全部消除。 # q# O% P: a6 m) C
1 L0 @% b4 v2 U4 |# o$ ^7 l7 {
在电炉灰铸铁铁液中通过加入增S剂形成一定量的MnS，作为异质核心，提高孕育效果，这从理论来说是正确的，但是近年来大多数文献资料所说，电炉高牌号灰铁的含S量需控制在0.05%～0.10%比较合适，然而许多工厂的实践证明，当含Mn量在1%左右时，若铸件成分分析含S量超过0.05%，铸件就开始产生缩孔缺陷，当含S量超过0.07%时就会发生批量缩孔，这种现象如何解释呢？ : y' d+ y7 Z% g. Y" I2 G
6 A4 {! o4 F. ~- X8 w) g$ d' Y 灰铸铁中的S有两种存在形式，一种是单质，另一种是化合状态的MnS，灰铁中起结晶核心作用的硫，主要是化合状态的MnS，我们现在的化验手段（无论是化学分析还是光谱分析），都只能分析出铸件和铁液中单质状态的S，而以化合状态（MnS）存在的S是化验不出来的。当单质S含量超过0.05%时，化合态的S含量就比较高了，此时的铁液中： K# ~3 ^: G' f9 u. }# j5 f
) w+ |. o: V0 V7 ~7 } MnO+FeS=MnS+FeO，FeO+C=Fe+CO，或2FeO+C=2Fe+CO2 ! N4 ~- J+ F/ s' T* @
) ?* ]& H# L7 a4 \. W3 p" ?
这时铁液在凝固过程中就在析出CO或CO2的同时产生部分棕色的MnS粉沫，形成铁渣反应气缩孔。只要具备一定的条件，这种气缩孔，不仅在电炉铁液也在冲天炉铁液中发生。其实我们在电炉熔化过程中，已经增加了一部分硫，这些硫来自于： 8 J8 J3 d2 e! l+ W
4 Z6 O- Z' l% Q3 g5 A
1、由回炉的浇注系统带来，浇注系统中的硫磷含量远高于铸件中的含量； ' F% b2 P' O7 Q3 r7 F' h
N+ @/ e3 Z8 `' C- { A 2、生铁中的硫，一般生铁中的硫含量是不高的，而我们购买的普通生铁上面都携带不同程度的炉渣（拉圾），我们是不会化验的，但这些拉圾却含有较高的硫磷，会带入炉内；
0 @6 p, Q- E1 X5 N5 O0 c+ j4 X$ ?. H: T# I1 B9 F- |1 g
3、废钢和生铁等炉料的铁锈，氧化铁含量较高，进入铁液中会增加硫的吸收率。在这样的情况下，如果我们再补加硫化铁来增S，就过分了。实际生产高牌号灰铸铁件时，铁液中的单质S控制在0.03%～0.05%之间为妥。 5 y' f" p$ R- X! G0 m. O5 o
! Y4 J S! Z+ i x6 ?0 ` 关于高牌号灰铁（以HT300为例）的孕育工艺，传统的孕育量是处理铁液量的0.3%～0.4%（以冲天炉生产为主），近年来随着电炉的普及，孕育量逐渐增加，最新资料推荐0.5%～0.6%，本人通过长期实践，选择孕育量在0.8%左右，取得强度硬度和切削加工性能的全面提高，铸件加工后的内部缺陷大幅度减少。 ( v/ t3 H( O' M
/ |7 ^( @; W2 d5 h3 a5 r" o# i
某公司生产高牌号的电磁阀，技术要求铸件硬度大于HB200，强度大于300N/mm2,该产品主要壁厚超过50mm，通过多次试验，在加大一次孕育量的同时，采取二次随流孕育，消除了厚壁带来组织粗大的缺陷，提高了铸件致密度，保证了产品质量。
9 h; K8 f# V( J7 B/ `; W# A
6 ?/ P5 N1 d t4 H 关于铁液二次随流孕育，在浇注前加入粒度0.2～0.7mm的均匀的孕育剂，比较适用于厚件，而用于小件时反而增大了铁液的收缩性能。
0 \' [+ } `; p+ `, `- {) R x3 c7 J) G n }1 D2 L; ^) d8 P9 G% S
有一个时期，某公司部分产品加工后表面呈现白色亮斑硬度很高，刀具打滑，经分析，原来是孕育剂的块度过大，与铁液包容量不相适合，致使孕育剂在铁液浇注时未能完全熔解,铸件局部硅量富集形成硬化相；当在铁液温度偏低进行二次随流孕育时，也会产生同样的缺陷。 ! b: A6 g' c2 s7 |9 Z- r4 h* }* c
" x' L$ ]) F; L7 d5 W3 ]
有一家专业生产HT300灰铁液压件的工厂，浇注一种KP泵体，铸件壁厚30mm左右，按照HT300的经验成分配料，铁液成分：C3.0%～3.1%，Si1.7%～1.8%，Mn0.95%～1.05%，P 0.05%，S0.04%，铸件本体解剖抗拉达300N/mm2，但是连续多批产品在内浇口附近发生缩陷和缩裂，无论对浇注系统如何调整，就是不见效果，没有办法，只能提高碳当量降低强度，调整到C 3.2%～3.3%，Si 1.8%～2.0%时，缺陷消失，但产品经加工后试压，大部分产生膨胀渗漏，本体测试抗拉也不合格，造成主机厂批量退货。联想到以往有一批同类泵体，由于听了别人的建议，用硫铁增S，铁液含S在0.07%以上时，铸件大面积缩孔，积存大量废品，为了处理这批废品，根据稀土脱硫的原理，当加入此类废品时，在孕育过程中补加少量稀土镁硅铁（约0.2%），有效地降低了硫含量，解决了缩孔问题。 ' ^$ U( k0 H" d$ X* E) [
, b2 z# e6 P% d) t5 L0 c, [' h
针对当时KP泵存在的缩陷和缩裂，虽然原铁液含硫并不高，在孕育时同样试加了少量稀土镁硅铁（约0.2%），也取得了理想的结果，缩孔问题完全解决。分析其机理，铸铁产生缩陷，主要还是铁液中的气体（包括氧、氮、氢等）作怪，这些气体在凝固后期析出时，铁液无法补充，产生了缺陷，而稀土镁硅铁作为一种灰铁变质剂（也是一种孕育剂），却好是脱除气体的能手，铁液含气量大幅度减少，缺陷也就消除了。 |
|
楼主: njrzm
[复制链接]
|手机版|Archiver|热加工行业论坛
( 苏ICP备18061189号-1|豫公网安备 41142602000010号 )
发表于 2018-2-4 10:27:33
发表于 2018-2-4 13:10:58
发表于 2018-2-4 20:47:05
楼主
