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意甲赞助商:灰铸铁的孕育处理

产品名称:  意甲赞助商:灰铸铁的孕育处理
产品类型:  高合金铸铁
产品说明:

  意甲赞助商:灰铸铁基本上是由铁、碳和硅组成的共晶型合金,其中,碳主要以石墨的形态存在。生产优质铸件,控制铸铁凝固时形成的石墨的形态和基体金属组织是至关重要的。孕育处理是生产工艺中最重要的环节之一。良好的孕育处理可使灰铸铁具有符合要求的显微组织,从而保证铸件的力学性能和加工性能。

  在液态铸铁中加入孕育剂,可以形成大量亚显微核心,促使共晶团在液相中生成。接近共晶凝固温度时,生核处首先形成细小的石墨片,并由此成长为共晶团。每一个共晶团的形成,都会向周围的液相释放少量的热,形成的共晶团越多,铸铁的凝固速率就越低。凝固速率的降低,就有助于按铁-石墨稳定系统凝固,而且能得到A型石墨组织。

  灰铸铁的力学性能在很大程度上取决于其显微组织。未经孕育处理的灰铸铁,显微组织不稳定、力学性能低下、铸件的薄壁处易出现白口。为保证铸件品质的一致性,孕育处理是必不可少的。

  铸铁孕育处理所用的孕育剂,加入量很少,对铸铁的化学成分影响甚小,对其显微组织的影响却很大,因而能改善灰铸铁的力学性能,对其物理性能也有明显的影响。良好的孕育处理有以下作用:

  ◆ 消除或减轻白口倾向;◆ 避免出现过冷组织;◆ 减轻铸铁件的壁厚敏感性,使铸件薄、厚截面处显微组织的差别小,硬度差别也小;◆ 有利于共晶团生核,使共晶团数增多;◆ 使铸铁中石墨的形态主要是细小而且均匀分布的A型石墨,从而改善铸铁的力学性能。

  灰铸铁的力学性能主要取决于其基体组织,为了得到高强度,希望基体组织以珠光体为主、尽量减少铁素体含量。如果铁素体量过多,不仅导致铸铁的强度低,而且加工时会使刀具过热,显著降低刀具的寿命。与球墨铸铁不同,对灰铸铁不可能有延性和韧性的要求,只要求其强度,所以一般都以珠光体含量高为好。

  灰铸铁中的石墨片,有切割金属基体、破坏其连续性、使其强度降低的作用。从强度考虑,应避免产生长而薄的石墨片和粗大的石墨片,具明显方向性的石墨片影响尤大。控制石墨片的分布状况,是保证灰铸铁性能的关键。

  A型石墨是在铸铁的石墨生核能力较强、冷却速率较低、在过冷度很小的条件下发生共晶转变时形成的。在光学显微镜下观察时,石墨呈均匀分布的弯曲片状,无方向性,其长度则因铸铁的生核条件和冷却速率而不同。高品质的结构铸件,都希望其具有中等长度的A型石墨。

  B型石墨在光学显微镜下呈菊花状,共晶团中心部位石墨片比较细小,外围的石墨片较粗大。实际上,中心部位是D型石墨,外围是A型石墨。B型石墨的生核条件比A型石墨差,共晶转变时的过冷度也比形成A型石墨时大,结晶时先在共晶团中心部位产生过冷石墨(D型),释放的结晶潜热使周边的过冷度降低、形成A型石墨。如B型石墨为量不多,对铸铁的性能影响不大,一般情况下可允许其存在。

  C型石墨主要出现于碳当量很高(过共晶)、冷却缓慢的铸铁中,有粗大片状初生石墨,也有小片状石墨,有时部分石墨片上有带尖角的块状。过共晶铁液冷却时,通过液相线后,在一定的过冷度下析出初生石墨,并在液相中逐渐长大。由于结晶温度较高,成长时间较长,形成分枝较少的粗大片状。温度降低到共晶温度时,发生正常的共晶转变,这时产生的石墨是正常的共晶石墨(A型石墨),最终的结果是在粗大的石墨片之间分布有正常的共晶石墨。因此,C型石墨是由粗大、块状石墨和A型石墨构成的。C型石墨可使铸铁的热导率提高,改善其抗热冲击的能力,但对铸铁的力学性能影响较大,一般的结构铸件不应有这种石墨。

  亚共晶铸铁中,偶尔也能见到这种石墨。如:用感应电炉熔炼而炉料中生铁块用量过多时,由于原生铁遗传的影响,就可能出现带尖角的块状石墨;孕育剂加入量过大,造成局部硅元素富集,也会产生这种石墨。

  D型石墨是铸铁的碳当量较低、冷却速率较高,在过冷度较大、初生奥氏体枝状晶发达的条件下在奥氏体枝晶间形成的,石墨片细小而无方向性。D型石墨常见于碳当量较低的薄壁灰铸铁件中,也称为过冷石墨或枝晶间石墨。在不加合金元素时,D型石墨往往伴随有铁索体。如基体组织为珠光体,则铸铁的耐磨性较好,且机械加工后能得到较细的表面粗糙度。

  E型石墨是在碳当量较低、冷却速率也较低的条件下形成的。由于初生奥氏体枝状晶较多、发生共晶转变时过冷度不大、石墨核心不太多、共晶团较大,形成的石墨片大于D型石墨。由于冷却比较缓慢,奥氏体枝状晶发达,发生共晶转变时液相主要在初生奥氏体枝状晶之间,形成的石墨片沿枝状晶方向生长,具有一定的方向性,对铸铁力学性能的影响较大,要力求避免其产生。

  可能出现E型石墨的铸铁,如冷却速率较高,也会形成D型石墨。因此,在高强度薄壁铸铁件中往往会同时见到D型石墨和E型石墨。

  生产优质灰铸铁件,应使其基体组织全部为珠光体,石墨为A型,而且石墨片要均匀分布于金属基体中,珠光体也应细小而均匀。要尽可能的地使组织中的B型石墨和D型石墨减至最少,不应该有C型石墨和E型石墨。为此,必须进行有效的孕育处理并控制铸件的冷却速率。

  目前,用于处理灰铸铁的孕育剂品种繁多,但广泛应用的还是75硅铁。近年来,对薄壁铸件的需求日益增多,对孕育处理的要求也更为严格,在铸铁碳当量较低的情况下,采用含锶、钡、铋、锆或某种稀土元素的孕育剂,能较好地控制薄壁处的白口倾向。还有报道说,采用含钡、铋和稀土元素的孕育剂,可减缓孕育的衰退。此外,碳质孕育剂的应用近来也日渐增多。关于孕育剂的选用,虽然已进行了大量的研究工作,但还不足以形成普遍适用的准则,铸造厂需考虑自己产品的特点、参考其他单位的经验进行试验,并考核供应厂商产品的质量,再根据试验结果作出最适合本企业条件的选择。

  75 硅铁是最常采用的孕育剂,其中的铝、钙含量对孕育效果有重要的作用,有报道说,不含铝、钙的硅铁对灰铸铁的孕育作用很小,甚至没有作用。一般认为:在铁液中,铝和钙会与氧、氮反应,形成高熔点的化合物,成为石墨结晶的核心。而且,加入孕育剂后,铁液中可形成局部的富硅微区,有利于石墨析出。采购孕育用硅铁时,不能不考虑其中铝和钙的含量。

  对于作孕育剂的75 硅铁,美国相关标准规定含铝量为0.75~1.75%,含钙量为0.5~1.5% .我国标准GB/T 2272-1987中有不同铝含量的75硅铁牌号,铝含量的上限值分别为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%,含钙量的上限值则为1.0%。

  但是,铁液中的铝含量不能太高,加入0.01%的铝,就可能导致铸件产生皮下气孔。选择孕育剂品种和确定孕育剂用量时,对此也应有所考虑。

  含锶硅铁消除白口的能力很强,特别有利于改善薄壁铸件中石墨的形态和分布状况,使不同厚度处组织的差别更小,过冷组织只见于铸件的表层。

  目前,我国已有含锶硅铁供应,其中锶含量有0.6~1.0%和1.0~2.0%两种。一般可选用含锶0.6~1.0%的品种,锶含量过高则不能充分发挥其作用。

  含钡硅铁也具有很强的促进石墨化的能力,可改善薄壁铸件中石墨的形态和分布状况,而且还有减缓孕育衰退的作用,处理时的用量也少于75硅铁。有报道说,加入过多的钡会使基体组织中铁素体含量增多,导致铸铁的强度降低。

  目前,我国也有含钡硅铁供应,其中钡含量一般为4~6%.国外有研究报告称,含铋的硅铁也具有与含钡硅铁类似的效果。

  锆有脱氧作用,有利于提高铁液的流动性,能减轻铸铁的白口倾向,促成均匀、细小的A型石墨。而且还有减缓孕育衰退的作用。

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