再谈厚大断面球铁的石墨球数问题

xiayaxi

目前我也注意球铁石墨球数试制，球数对强度的影响通过化学成分调整、冷却速度，论证确实关系大。

castengineer

回复 34# 铸冶艺人
: \6 k1 ]! {& v3 [
2 c4 }2 k) H5 l" r* ]
) x# h1 g! c2 s1 C

   在陆老师的讲课中，提到日本一位研究学者，在金属型铸造时，提出这样的试验结果：就是金属型铸造球铁铸件，通过一系列措施加强孕育，当石墨球数在每平方毫米400个时，基体组织全部是铁素体.

, ^! H, q- o, O: ~
9 L9 |/ y% L! j' D我在前贴谈到:" 是谈在金属型的状态下(试棒直径30mm).C:3.3-3.5. SI:3.5. MN:0.09. S:0.015...其延伸率达20%.拉伸强度:68公斤/mm2.  疲劳强度:50公斤/mm2.布氏硬度:210.球数:740   (日本铸物杂志.1981年.第8期.453-459页)"
应当是一回事.这篇文章是我订阅的日本铸物杂志.1981年.第8期的文章.在文章中列举了含碳量:3.3-3.5. 含硅量2.5-4.5. 含硫量0.015.  含锰量:0.009-0.25...各种类别的合金,在直径30mm的金属型铸造试棒的各种数据:
" M, @. {5 w, Y  l9 ^! V如在其中:
在含碳量3.3-3.5.含锰量为0.009.含硫:0.015时.
含硅量在由2.5变化到4.5时.球数由510/mm2变化到1300/mm2个.珠光体的面积率,由18%降到0.00%.也就全铁素体.
7 R* e( M( r+ X# @含硅量在2.8. 球数510/mm2.珠光体的面积率,18%.
含硅量在3.5. 球数740/mm2.珠光体的面积率8.0%.
含硅量在4.0. 球数750/mm2.珠光体的面积率,2.1%.
含硅量在4.2. 球数1000/mm2.珠光体的面积率,1.0%.
; Y! ~8 R* H7 O) U4 S: o含硅量在4.5. 球数1100/mm2.珠光体的面积率,0.00%.
& T  J$ `+ K6 _" W* I: ^这个试验没有通过一系列措施加强孕育.只不过是通常的孕育方法.
就是说,要提高球数.要有两个因素制约:
2 E4 Q) o8 b% E8 e& |) d3 Y& D1:合金成份.
2:铸造条件.
如离开了这两个条件.离开铸件综合性能的要求.谈"为增加球数而奋斗".也只不过是个口号.没有实际指导意义.
我们面对的是,在铸件成份要求的条件下,要达到铸件要求的综合性能.不单是增加球数就可以奏效的.这需要我们对铸造合金的了解.铸造工艺的了解.在对以上两个了解的前题下.还要对其结果要有了解.
: x/ n3 Y* r1 G9 g应当说.这是一个30几年前的试验结果.把它做为一种口号的理论依据.不究其内在的科学原理和其试验条件和我们实际生产的差异.是否有些太牵强.铸造是一个技术含概广泛而高深的行业.切不可用一个试验的结果.来试图领引当代的铸造思维理念.
0 P8 r" H8 [  A2 `, j.
9 B' k1 E: {7 h+ U还是那句话:要有方.有度.有量.才是铸造的永恒的理念.

dcg0531

这个问题纠结很久了：
+ X* B( g2 m& v7 \. [两个同样的型腔的厚大断面球铁，一个浇QT400-18，一个浇QT600-3，
其孕育参数是否应该一样！？

castengineer

' I0 G" |8 b: k- F+ A' ^$ `回复 43# dcg0531

    这个问题纠结很久了：
两个同样的型腔的厚大断面球铁，一个浇QT400-18，一个浇QT600-3，
: V* J3 F/ m4 ~6 w+ g4 i0 C其孕育参数是否应该一样！？

好友的问题.既然大家没回贴.我先谈几点看法:
8 y7 q" o# G8 b1 b+ g一:谈这个问题之前.先谈几个现象:
1: 400-18的珠光体率要求在10%.余为铁素体.
& X. F6 k8 Z  e' a( }, V; d600-3的珠光体率要求在65%..余为铁素体. (在球化率相等的情况下.)
2:无论球铁或灰铁.如不孕育或孕育不良.均会是铸铁白口化或白口倾向增大,在这里就有一个碳在铸铁中存在的形态问题.---既碳是以化合碳和单质存在的比率的问题.
; @/ Q0 e, r" B! s0 @2 x' w4 a3: 400-18:C3.4-3.8%, Si1.8-2.1%, Mn≤0.2%,(大体)CE值在4.23左右.
600-3:C:3.5-3.7; Si:2.3-2.4; Mn:0.5-0.7；(大体) CE值在4..33左右.
再加0.02-0.04%的锡.或加入锑不超过0.01%或使用含锑的珠光体型孕育剂.
( W9 `+ b) ~1 f4:我们通常经常谈到.铁水中有初晶石墨.这和铁碳合金中液体对碳的饱和度有关.如CE值为4.64时,碳在液体中的饱和温度在1300度. CE值为4.89时,碳在液体中的饱和温度在1400度.
如此推算. 400-18碳在液体中的饱和温度要低于600-3碳在液体中的饱和温度约25度..
以上几点,综和一下:
1:600-3的珠光体率大于400-18.也就是说400-18的石墨化率要远大于600-3.
- A/ x4 D9 d0 A9 u2:600-3中的元素量,除了五大元素外.还要添加其它元素.
/ q' K) a; L8 x- F3:在同样的浇注温度下.600-3的初晶石墨的析出率要低于400-18.
二:下面在谈一下.除五大元素外.其他元素对铸铁性能的影响:
; W& _# Z$ N4 Q; K& n. U  y1:石墨化促进元素.:∑G:= Cu+Ti+Ni+AI.
, o1 [' I" q0 \9 O8 o2: 石墨化阻碍元素: ∑AG:= Cr+Mo+V+Sn+Pb.
7 V( |; ~+ ]+ v. t3:细化共晶,石墨元素: ∑EG:=Cu+Cr+Ni+Sn+Sb
; G9 F5 \/ Q# R4:珠光体稳定元素: ∑EG:=Cu+Cr+Ni+As+Mo+Sn+Sb+MN.
3 z# U2 r; G  W& F
" w5 c2 ~9 U9 e9 z% U$ d我们知道:
. D& y1 a4 d. G1:铸件硬度和抗拉强度成正比.
2:铸铁的石墨化率和铸件要求的珠光体比率成反比.因要获得高的珠光体率,就要加大铸件中碳的化合碳的比率,降低单质碳的比率.既降低石墨球的晶出率.
( y4 j4 U/ {& y$ o& l3:铸铁的石墨化率,也就是说石墨的晶出率.600-3必需要比400-18要小的多.如果我们认为600-3和400-18的CE值差不多.不会太大影响孕育剂参数.那添加的SN或Sb或高锰的宗旨是要取得一定数量的珠光体.如果和为了400-18的高球数和高铁素体比率的孕育参数就不合适宜了.
4: 以上谈过:400-18碳在液体中的饱和温度要低于600-3碳在液体中的饱和温度约25度..也就是说在同样的孕育温度下.400-18的初晶石墨的析出几率要大于600-3..那就是说.在同样的孕育参数情况下.400-18更有利于球数的增加和石墨球的长大.但这种25度的差别,应当影响不大.
综上所述.在同样的厚壁型腔状态下,其孕育参数600-3要比400-18降一些为好.
还有一个问题.既然600-3和400-18在结晶后珠光体的量有如此大的差别,也就是珠光体和铁素体球铁的结晶过程的是有差别的.这一点没太想好.先尊重结果吧.
几点意见.仅供参考.

castengineer

回复 43# dcg0531
: r2 N  V" g: x& s
2 o5 r# w+ \) N* G2 v' H9 M* {
   前贴谈到: 既然600-3和400-18在结晶后珠光体的量有如此大的差别,也就是珠光体和铁素体球铁的结晶过程的是有差别的.再谈点看法.
1:对于400-18.我们会竭尽全力去增加孕育.提高球数.来达到铁素体的出晶率.
2:对于600-3.在通常我们也会以相同的思路去保证其球数和球化率.但其要球的高珠光体的面积率,又要我们在含锰量可加入量有限的情况下.为了避免锰的碳化物形成的倾相.大都采用强珠光体的形成元素,锑或锡.这两种元素.会有助于珠光体的形成.但不形成碳化物.对于锑对铸铁的影响机理大家都知道.就不在这里奢谈.
8 [, w9 P" {5 S& ]6 E从截图中,可以看到.这两种元素主要对初晶奥氏体有影响.而锑对共晶结晶时晶球外的奥氏体中的碳原子扩散也会有影响,这样就会影响到整个的球铁结晶过程.
而我们在制定孕育参数时往往是遵循经验和范例来规范.而后来,有依据孕育的效果来修订孕育工艺.没有考虑我们的结果是在铁水在添加这些元素后的结果.那我们反向思维一下.如果没有添加这些,如锑或锡的前题下.如果我们为了获得65%的珠光体量还会去,如400-18那样大孕育么.这样看.是否600-3和400-18的孕育参数就不会一样了.
3:但现在我们已经完美的按自己的孕育参数,在已经规范的合金配比中.很好的做好了600-3或400-18.这就谈不上来对比这两种孕育参数了.俗话说,一个师傅一个令,一个和尚一个謦.做好为好.
但就是要谈,这两种球铁的纯孕育参数.我的观点,由于锑或锡的珠光体的强化作用.那600-3还是要低一点为好.
几点意见,仅供参考.

castengineer

所以说,没有前提.没有铸件实际的具体性能要求.来空谈"为增加球数而奋斗".是不切合实际和没有意义的.

dcg0531

! @( X7 [- q% j2 }1 b感谢castengineer 好友的二次详尽回复！
8 }4 Y# o( n% M; x7 V- y很认同你的结论。
本人入坛第一帖可供参考：
- w1 M' n6 f8 H& v5 ]/ Nhttp://www.rjghome.com/viewthread.php?tid=51852

castengineer

铸冶艺人 发表于 2010-5-18 21:22
回复 5# 小学徒

" z  u9 z# e4 D$ r# |" v
+ ^- _0 P* ?3 f& h6 B
8 H1 l/ q. @: N* ?' _: g   1:这段话是 陆老师讲课时说的，通俗解释了这位日本学者在金属型条件下，获得全部铁素体基体的试验结果...."提到日本一位研究学者，在金属型铸造时，提出这样的试验结果：就是金属型铸造球铁铸件，通过一系列措施加强孕育，当石墨球数在每平方毫米400个时，基体组织全部是铁素体"-----对文章引述的试验结果评定有误.随口乱讲....
9 N: K: p( Q' l# ^  @/ P1 D
+ H# H% F6 h5 F3 t实际上试验前题是:
C:3.3-3.5含硅量在4.2. 锰:0.0009.   硫:0.015.    Fe-Si-Mg(8%)1.6%球化   0.3% 75%硅铁孕育.
! f: ^/ }( o- x" m$ {.1330-1340度,注入预热150度,直径30,长170mm的金属型.....球数1100/mm2.珠光体的面积率,0.00%
这个试验没有通过一系列措施加强孕育.只不过是通常的孕育方法.

可见陆老师讲课时说的数据和方法与文章极不相符.也不知是否看过原文.还是道听途说....如果阅读过原文.可能就不会这样谈了.
! l8 p3 v2 I+ A( a; x
2:如不考虑铸件实际物理性能的要求.单谈"为增加球数而奋斗"的论点,是一种偏误的引导.可以说是错误的

  v# C- p" {0 n; \- o$ T希望看一下:日本“鑄物”1981年第八期,453页,“金型鑄造による鑄放し高延性球狀黑鉛鑄鐵 につぃて”文中的论述。应当说,文章的作者为球墨铸铁的金属型铸造的可能性和可利用性.提供了大量的数据和图片.对要达到100%的铁素体的工艺条件也明细在列.这些数据和条件,根本不适合用来解决今天生产中的球铁的石墨球数和铸件强度的问题.



1 J4 |7 k/ X3 h9 x
4 i9 }2 `; x7 v3 z) |
: |+ l+ I4 `* T

castengineer

- e5 i+ y( P; B. D% L
一:"讲话"内容提出的两个论据.都和原试验内容及结果均不符.是否是"谈话"的作者根本没听懂陆老师的讲话.把内容给误传到论坛.又误导了大家.

" S( ~7 I+ E( ?7 r# C& K/ {二:如"谈话"的作者按陆老师的讲话原意编排.那讲话的这个观点和内容,确应值得商榷.....最起码,试验的过程和结果均不准确....看截图.

* B/ w: O3 u$ R# `1 ?# f; d2 k一个普通的试验报告的信息传了近30年(1981-2010)大师们才知道.可笑的是搞成以讹传讹,把一个试验结果,搞成道听途说的水平.又做为一个新论点在铸造界广泛推广.而与会的又是好几位铸造界泰斗....难道这也是他们的共识么?就都是这样的对现场进行指导,有意义么??
1 {4 |% x: i( P& m3 s$ H
- j3 q7 H& K: V2 N这两个结果,无论那一种情况.都是令人感慨的事情.
; M# ]$ F0 Z7 q) D3 Y
- _! [4 V, R' }
实是可悲.可叹....

咀巴

+ f4 U. g5 S* A" A
若非重新翻出来，还看不到这么经典的论战贴！。
: J1 T( @: R. s9 e      顺便说个我今天刚看到的一个东东：今天同事去取样看金相，其中有个浇不足的也好奇拿回来做了金相，这两个金相是同一种产品，取的同一部位，壁厚约8mm，我们是disa线，一包多箱，一箱多件。同时也可以确定其必定是同一炉铁水浇的（不能保证同一包次）。  
) D% L+ n7 v/ q; |3 \& i$ f      结果是这样的：未腐蚀前，正常样球化3级，球大小7级，球数500-600左右；浇不足那个球化3级，球大小7-8级，球数也在500-600左右，如果算上很小的，比正常样的还要多。但腐蚀后，神奇的事情出现了(我们见识比较少），正常样铁素体85%，而浇不足样铁素体45%。
9 B( ]$ y5 @5 s$ X" Q      个人感觉这两件应该其他条件都差不多，浇不足那个应该是浇注温度低，冷却速度大而造成（我们是做QT450-10的，成分都很好）。
       希望大家批评指正，帮深入分析下。（是否可以结合此贴相关理论）

老翻砂匠

十分佩服董工的铸造理论功底！

castengineer

http://www.rjghome.com/forum.php ... id=56411&page=2
  ]+ P5 Y+ ]+ U4 h# k
. O& f! @0 U! Z" c! N9 I% o0 K在这个贴子里.我谈过:还是那句话:要有方.有度.有量.才是铸造的永恒的理念.
+ X" v3 k" f& x: ]" q
一味的谈"努力实现更多的球数而努力"是不科学的.
  h1 x1 O- b. w1 p: h提高球数:
一:增加孕育效果.可使球数增加.但又会使金属的基体面积率减少.使基体物理性能降低.
$ ]1 C7 M5 U0 S+ ?二:增加铁水的结晶过冷度.使石墨形核率增加.如本贴讨论的金属型铸造对石墨球的影响.控制铁水的结晶过冷度,在铸造现场只能是"方",但如何控制"度",而达成我们要求控制的"量",在铸造现场.是一个难题.......

如50楼坛友的
一:"正常样铁素体85%，而浇不足样铁素体45%。"...
二:"正常样球化3级，球大小7级，球数500-600左右；浇不足那个球化3级，球大小7-8级，球数也在500-600左右，如果算上很小的，比正常样的还要多"
6 ^1 M" }3 K4 Q3 [% l  S) j* u
1:应当是,过冷度过大.在共晶粒间界出现碳化物及初晶奥氏体在共析转变时.碳的平衡析出被抑止所致.球数增加,不但铁素体量没随球数增加,反而减少....
. g, H: X) r6 P' D( a+ J2:这两张图,冷速更快.却没有大师论述的铁素体.

那么大师的:
0 ?$ T6 W" f- T/ {
"为什么可以是全部，或者大部分铁素体呢？金属型铸造冷却速度快，石墨晶核多，当共晶转变时，奥氏体内的碳扩散至石墨球上距离非常近，容易跑到球上，则奥氏体内剩余的碳很少，在共析转变时，因为其中碳少，就没有转变成珠光体的条件，估计这就是大概的道理了"
6 m) @# T$ |5 M% }5 x9 X0 C2 s$ V
% N- J2 }$ [7 q那么大师的这个论理还存在么?

5 {" v( m  f* Q* R以上论据说明:
对于铸造条件对铸件组织的影响.决不是单纯的数学的等量模式.有如微量硼对球铁铁素体组织的影响......


"大师"们,铸造是一门,动一发而牵全身的科学.切不可轻易谈一些无据.无实,而有误导性的论点!!!

如何提高球铁的物理性能.是一个永恒的话题.值得我们毕生去探讨...
6 D# P9 h* V6 q& y% b4 x/ o

隐形人

咀巴 发表于 2017-2-18 20:15
若非重新翻出来，还看不到这么经典的论战贴！。
      顺便说个我今天刚看到的一个东东：今天同事去取样 ...

我们利用早开箱来提高强度

castengineer

要有方.有度.有量.才是铸造的永恒的理念.

1234lixin

董工的铸造实战和理论联系功底真是深不见底啊，要慢慢消化一下了。

castengineer

1234lixin 发表于 2020-7-30 11:51
董工的铸造实战和理论联系功底真是深不见底啊，要慢慢消化一下了。

客气了，都是普通铸造工程师。各述己见。

1234lixin

castengineer 发表于 2020-7-30 12:02
客气了，都是普通铸造工程师。各述己见。

董工太谦虚了，很多帖子都看过您的论述，真的是发自内心的佩服。我相信其实很多铸造工作者都是知其然不知其所以然，所以同样的问题才会反复的发生。以后还需要您多多分享心得体会。

feiyun161

我的理解是不管什么形态的石墨对基体的力学性能影响都是负面的，我们的目标不应该是消除石墨吗

feiyun161

珠光体和铁素体，到底哪个才是你们想要的

老翻砂匠

feiyun161 发表于 2020-7-30 18:32
  f# s! {. i2 |6 u5 M' a1 y珠光体和铁素体，到底哪个才是你们想要的

2 H. l8 r" K/ f8 c9 M  `' o我纠正一下上面文章中的说法，不能说 “珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间，... ...”，珠光体的铁素体和渗碳体的机械混合物，好比说，不能说“混凝土的性能是介于水泥和石子之间”~