大型厚断面铸态铁素体球墨铸铁飞轮的生产技术
10、铸态高强度高韧性球墨铸铁生产技术
铸态高强度高韧性球墨铸铁生产技术李永红刘思明（安徽神剑科技股份有限公司安徽合肥 230022）摘要本文以铸态QT600-10材质生产技术为例，简要介绍了铸态高强度高韧性球墨铸铁件控制要点：在铸态通过控制影响力学性能的微观组织因素，满足球墨铸铁件高强度和高韧性的要求。
关键词铸态高强度高韧性；铸态QT600-10；合金化；铸态高强度高韧性球墨铸铁件，在满足特殊性能要求的基础上，减少了热处理环节，节约了中间运输成本，缩短了供货周期，是企业在制造过程中，努力追求的方向，特别是当前市场竞争激烈日趋白热化的环境下，可以有效减低企业生产成本，提高产品竞争力。
现结合本企业，在多年生产铸态高强度高韧性球墨铸铁件方面积累的经验，以QT600-10材质为例介绍其控制方法。
1 引言包括球墨铸铁在内的铸造合金的性能是由其含有一定成分的显微组织所决定的，要获得所需的性能，可以通过控制其显微组织，并使该组织中含有一定数量的合金强化元素。
通常强度与塑性之间始终存在矛盾，而随着对合金强化基体组织认识的加深，对于金属材料性能特殊要求的不断提高，要求球墨铸铁强度达到600MP以上，同时要求其具有很好的强韧性延伸率10%以上，通过热处理很难同时保证强度与韧性要求，通过控制影响显微组织的因素（化学成分，合金化，熔炼质量，球化孕育处理、壁厚条件、冷却速度等），可以满足铸态高强度，高韧性要求，现简单介绍其控制方法：2 化学成分的选择2.1 碳碳促进镁的吸收，改善球化、提高石墨球的圆整度；提高铁液的流动性，减少铸件的疏松缺陷和缩凹倾向；能够促进石墨化，减小白口倾向。
但是，过高的碳又容易产生石墨漂浮，使铸件综合性能降低。
因此将碳控制为3.5%~3.7%。
2.2硅促进石墨化元素，在球墨铸铁生产中由于硅的孕育作用，使珠光体和铁素体的比例改变：Si控制在2.0%~2.5%有利于珠光体组织的生成，而为了在保证强度达到600MP的基础上，延伸率达到10%，必须适当提高孕育效果，保证一定比例的铁素体组织，将硅控制在2.5%~2.8%。
球墨铸铁性能和生产工艺
球墨铸铁旳化学成份
选择合适旳化学成份是确保球墨铸铁 取得良好旳金相组织和高性能旳基本条件， 化学成份旳选择既要利于石墨旳球化和取 得满意旳基体，以期取得满意旳性能，又 要使球墨铸铁具有良好旳铸造性能。
一、五大元素
1、碳和硅
因为石墨球对基体旳减弱作用很小，所以碳含量在 3.2-3.8%时，对力学性能无明显影响。拟定球墨铸铁旳 碳硅含量时，主要从确保铸造性能考虑，将碳当量选择在 共晶成份左右。
2、缩孔和缩松
特征：缩孔发生于第一次收缩阶段。 表面凹陷及局部热节凹陷，含气孔旳暗 缩孔，内壁粗糙。缩松发生于第二次收 缩阶段。被树枝晶分割旳溶池处成为真 空，凝固后旳孔壁粗糙、排满树枝晶旳 疏松孔为缩松。
原因：碳当量低，磷含量高，增长缩 孔缩松倾向。
措施：提升铸型刚度，如使用树脂砂， 提升铁液碳当量。
形核物质 1、石墨：未溶石墨、添加晶体石墨、非平 衡石墨 2、岩状构造碳化物基底 3、氧化物 4、硫化物/氧化物 5、铋及铋旳化合物
球墨铸铁旳孕育
球墨铸铁孕育旳主要性 灰铸铁、球墨铸铁孕育旳异同点 孕育衰退现象 提升孕育效果旳措施
a.选择强效孕育剂 b.必要旳S旳含量 c.改善处理措施 d.提升铸件冷却速度
这些条件旳实质在于变化石 墨结晶旳冷却情况。
球墨铸铁旳金相组织与力学性能旳关系
球墨铸铁旳力学性能是和它旳金相 组织亲密有关旳。确保铸铁中石墨球化 良好，是熔制球墨铸铁旳第一要求。
只有石墨球化，才干充分发挥金属 基体旳作用，使铸铁旳力学性能大幅度 提升。也只有石墨球化后，进一步变化 基体旳性能才更有意义。
球墨铸铁旳形成
球状石墨旳形成经历了形核与生长两个阶段。 其中旳形核是石墨旳首要过程，铁液在熔炼及随 即旳球化、孕育处理中产生大量旳非金属夹杂物， 初生旳夹杂物非常小，在随即浇铸、充型、凝固 过程相互碰撞、聚合变大，上浮或下沉，成为石 墨析出旳关键。
飞轮工艺流程
飞轮的加工工艺流程通常涉及以下步骤：1. 原材料准备与检验：- 根据设计要求选取合适的原材料，如铸钢或锻钢。
- 对所选原材料进行严格的质量检查，确保其材质、尺寸以及表面无明显缺陷。
2. 初步成形：- 如果是铸造飞轮，那么需要制作模具并进行铸造加工，其中可能包括设计和放置型芯来形成内部结构（如内孔）。
- 铸造完成后，去除铸件毛边，并对铸件进行清砂处理。
- 若是锻造飞轮，则需对原材料进行切割、加热和锻造成接近飞轮形状的毛坯件。
3. 预加工：- 对初步成形后的飞轮毛坯进行粗加工，包括切割、打磨，去除多余部分，初步确定飞轮的基本轮廓。
4. 精密加工：- 使用数控机床（如车床、铣床）进行精密加工：- 在车床上进行车削操作，加工飞轮的外径、内孔（轴孔）等部位。
- 在铣床上铣削飞轮上的槽、平面或其他特征结构。
5. 热处理：- 对经过精密加工的飞轮进行热处理工序，例如正火、淬火、回火等，以改善其机械性能，增强耐磨性和韧性，同时消除铸造或锻造过程中产生的残余应力。
6. 精加工：- 进一步的精细加工，包括磨削、珩磨等，以保证飞轮的精度、尺寸稳定性和表面粗糙度符合设计要求。
7. 表面处理：- 可能会进行表面硬化处理、电镀、喷漆、防腐蚀处理等，以提高飞轮的耐腐蚀性、耐磨性和美观度。
8. 质量检验：- 完成所有加工工序后，对飞轮进行全面的质量检测，包括尺寸公差、形位公差、硬度测试、金相分析等，确保其完全符合设计标准和使用要求。
每个阶段都必须严格按照设计图纸和技术规范进行，以确保最终产品的质量和性能。
随着技术的发展，一些先进的制造工艺，如高速切削、增材制造等也可能被应用于飞轮的生产中。
厚大断面球墨铸铁的生产难点汇总，从化学成分的控制等四个方面来详细剖析
厚大断面球墨铸铁的生产难点汇总，从化学成分的控制等四个方面来详细剖析联合铸造 2022-01-14 11:01球墨铸铁是一种具有优良机械性能的灰口铸铁。
一般在浇注之前，在铁液中加入少量球化剂（通常为镁、稀土镁合金或含铈的稀土合金）和孕育剂（通常为硅铁），使铁水凝固后形成球状石墨。
此种铸铁的强度和韧性比其他铸铁高，有时可代替铸钢和可锻铸铁（ｍａｌｌｅａｂｌｅｃａｓｔｉｒｏｎ），在机械制造工业中得到了广泛应用。
球墨铸铁在国外是１９４７年用于工业生产的。
一、球铁件生产难点此类铸件因断面厚大冷却缓慢，金属液体凝固时间长，铸件内部很容易产生缩松。
生产铁素体球墨铸铁时，为了获得较高的抗拉强度、屈服强度和延伸率，以往均要进行铁素体化热处理，热处理温度是根据铸态组织中是否存在游离渗碳体或珠光体，而采用900-950℃的高温热处理。
但生产成本高，工艺复杂，生产周期长，给生产组织以及交货期带来非常大的困难，这就要求必须在铸态下获得铁素体基体。
因此生产这种材料的难点主要有以下几方面：a．铸件要进行指定区域的射线探伤，如何解决铸件的内部缩松；b．如何保证在铸态下获得铁素体基体90%以上；c．如何使材料有足够的抗拉强度和屈服强度；d．如何获得足够的延伸率（>18%），在合金化处理后,获得规定的延伸率；c．采用最优的合金化处理工艺。
二、厚大断面铸态铁素体球墨铸铁件的质量控制技术1．化学成份的控制（1）C、Si、CE的选择由于球状石墨对基体的削弱作用很小，故球墨铸铁中石墨数量的多少，对力学性能的影响不显著，当含碳量在3.2%~3.8%范围内变化时，对力学性能无明显的影响。
所以过程中确定碳硅含量时，主要考虑保证铸造性能，将碳当量选择在共晶成分左右。
具有共晶成分的铁液的流动性能最好，形成集中缩孔的倾向大，铸件组织的致密度高。
但碳当量过高时，容易产生石墨漂浮的同时，一定程度上对球化有影响，主要表现在要求的残余Mg量高。
使铸铁中夹杂物的数量增多，降低铸铁性能。
铸态铁素体球墨铸铁件质量控制
铸态铁素体球墨铸铁件质量控制铸态铁素体基体球墨铸铁的生产有很多方面要加以注意，否则难以达到客户要求。
例如原材料的选择、熔炼工艺的制定、温度的控制、炉前球化孕育处理。
通过几年的摸索，对于生产球墨铸铁有了自己的一些经验，现加以介绍。
1、生产的基本条件1.1熔炼设备铸态铁素体球铁对原铁水的质量要求是：化学成分稳定，符合设计要求；好的冶金质量，洁净，无氧化现象；高的出铁温度（一般1500-1550℃）。
1.2造型设备球墨铸铁凝固时有石墨析出，膨胀量大，生产上可利用这一特点，采用刚性铸型，避免铸型胀大，获得致密、无缩孔，无宏观缩松的铸件。
2、原材料的控制2.1铸造生铁生铁应高碳低硅、低磷低硫。
干扰元素少。
但如含有干扰元素，就导致球化不良。
对石墨片粗大、渣气孔较多的生铁也就尽量不用或少用。
选定生铁时，首先要根据球铁的基体要求及回炉料用量来确定生铁的硅量(定牌号)。
其次，根据韧性要求和热处理与否限定锰量(定分组)。
生铁中的磷硫量则越少越好。
磷的分级和硫的分类，各种生铁的界定量不太一样。
球铁用生铁有特级磷(P≤0.05%)和特类硫(S≤0.02%)。
炼钢生铁有特类硫(S≤0.02%)，但磷一般较高。
铸造生铁没有特级磷和特类硫，其一级磷和一类硫分别为≤0.06%和≤0.03%。
因铁矿来源的不同，生铁中常含有Cu、Cr、Mo、Ti、Sn、Al、Pb、Bi、Te、Cd、Zn、As和Sb等微量元素。
其中As、Pb、Zn、Ti、Bi、Sb、Cd和Te等超过一定含量，或干扰球化，或生晶界脆性相，或生硬质点，从而影响着球化成败、球铁的韧性和切削加工性。
这些干扰元素的作用很复杂，它们共存时，有倍增效应或抵消作用，机理有待进一步研究。
为了控制干扰元素，需对生铁中微量元素总量(∑T)加以限制。
例如德国规定∑T≤0.0745%，日本规定为∑T≤0.089%，其中Ti不大于50%∑T。
我国目前一般约定为∑T≤0.1%，其中Ti≤0.045%。
大型风电球墨铸铁件的生产实践
图 ３ 回火 工 艺
工艺 、操作方案等方面加 以完善 ，如改用模板造 型 、用金属模具造型等以提高尺寸精度 ； （）低温冲击功值 离 目标数值还有一定的差 ２ 距 ，需要根据不同壁厚尺寸的铸件 ，调整低温石墨
①用 生铁启 炉 ，待熔清后 加入 废钢 ，加热 炉 内
铁水至 （４０ １ ）ｃ １１＿ ０ ｃ 以后停 电 ，扒渣 ，取炉前试 ＋ 样 化 验 Ｃ、Ｓ 、Ｍｎ 、Ｓ含 量 。 根据 炉 前 分 析 结 ｉ 、Ｐ 果 ，调整炉 内原铁水 成分 ，其要 求 为 ：Ｃ ． ３ ％～ ８
⑤搅拌 、扒渣 后 ，在铁水 表面再 加入 预先烘 烤 好 的 ＦＳ７ ，块度 ２ ４ ｅｉ５ －ｍｍ，并 保证 无杂 物 ； （）浇 注 ：温 度确定 在 （ ３０ １ ３ ） 间 ， ４ １ １～ ０ ℃之 ３ 按 下 限进 行控 制 ，并 适 当控 制浇 注速度 。
（）材 质 ３
（）重 量 ：毛重 ４
Ｑ ４ ０—８Ｌ Ｔ ０ — １
９６ ０ｋ ５ ｇ １ ０ｋ ５ ００ ｇ
２ 工 艺 措 施
２１ 造型 及 制芯 ．
液重 １２ 技 术要 求 ．
由于 该铸 件 壁厚 相差 很大 ，且 轴孔 端 面不 允许 有 铸 造 缺 陷 ，根 据 均 衡 凝 固 理 论 ，采 取 了压 边 冒 口，辅 以浇 、冒 口一 体化 的浇 铸 工艺 ，同时在 几个 重 要 工 作 面 附加 一 定 尺 寸 的外 冷 铁 来 调 整壁 厚 差 ，
类 别 某 厂，铁水 出炉温度
（４ ０ １ ） １２＿ ０ ￣ ＋ Ｃ；
铸
态
处理后
③ 球 化采 用 堤 坝 冲人 法 ，加 人 量 为 铁 水 量 的
高强度厚大断面球铁模具的铸造
球化 珠光体量 分级 （ ％）
ｌ～４ ≥９ ０
渗碳体 ＋ 磷共晶（ ％）
≤３
பைடு நூலகம்
Ｒ Ａ ＨＢ Ｗ ／ ａ ％） ＭＰ （
≥７ ０ ≥２ ≥２ ０ ０ ８
１２ Ｕ Ｆ ． ＯＡ２模 具 的生 产 难 点 主要 集 中在 以下 几
方面 ： （） １ 如何 确保 如此 厚 大 断 面 的铸 件凝 固 中石
表 １ 模 具 的 金 相 组 织 和 力 学 性 能 要 求
Ｔａ ｌ Ｔ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｆｔ ｅ ｍ ｉｒ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｂｅ１ ｈ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔｏ ｈ ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ａ ｄ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｒ ｐ ｒ ｉｓ ｏ ｏ ｌ ｎ ｃ ａ ｉａ ｏ ｅ ｔｅ ｆｍ ｕ ｄ ｐ
成 分和工艺参数 ， 成功地 生产 出合 格的铸件。铸件品质达到 同类产品 国际先进水平 。 关键词 ： 高强度球 墨铸铁 ； 模具 ； 冒 口铸造 无
中 图 分 类 号 ：Ｇ ４ Ｔ ２２ 文献 标 识 码 ： Ｂ
Ｔｈ ｓｉ ｇ Ｐｒ ｃ ｓ ｆＴ ｉ ｋ Ｓ ｃ ｉ ｎ Ｄｕ ｔ ｅ Ｉｏ ｕ ｄ ｗｉ ｇ ｔｅ ｇ ｈ ｅ Ｃａ ｔｎ ｏ ｅ ｓ ｏ ｈ ｃ ｅ ｔｏ ｃ ｉ ｒ ｎ Ｍｏ ｌ ｔ Ｈｉ ｈ Ｓ ｒ ｎ ｔ ｌ ｈ
墨 不发 生畸 变 ；
墨数 量减 少 ， 生 石 墨 畸变 ， 分 偏 析 严 重 等 缺 产 成 陷 。 国内一些铸 造 厂家 生产 该模具 的废 品率高 达
３ ％ 以上 ， ０ 产生废 品 的主要 原 因是 石墨 畸变 、 松 缩 和力 学性 能达不 到 要求 。为 了确保 模 具运 行 的可 靠性 ， 采取 模具 附铸 试块来 检 验性 能 ， 不允许 有 影 响强度 的缩 孑 、 Ｌ 缩松 、 裂纹 、 眼等 缺 陷 。 砂 １ ＵＯ ４ Ｅ ２模 具 生产难 点 分析
厚大断面球墨铸铁件的质量影响因素及控制措施
厚大断面球墨铸铁件的质量影响因素及控制措施厚大断面球墨铸铁件一般指壁厚大千100mm的铸件，其自20世纪70年代开始出现。
随着球墨铸铁生产技术的不断提高，厚大断面球墨铸铁件的应用也愈加广泛，包括铁素体球铁和珠光体球铁，涉及到风电、核电、造船、冶金、重型机床等诸多领域。
目前，国内外很多生产企业都在积极研制厚大断面球墨铸铁件，典型产品有风力发电机组中的轮毂和机座、大型船舶柴油机的发动机缸体、核乏燃料储运容器、汽轮机轴承座等。
本文将结合国内外铸造行业生产、技术及科研人员的生产经验及研究成果，就厚大断面球墨铸铁件的质量影响因素及控制措施进行介绍。
1 厚大断面球墨铸铁件存在的问题由于厚大断面球墨铸铁件的尺寸大、壁厚，铸造时热容量大，凝固缓慢，极易造成元素偏析、球化衰退与孕育衰退，从而导致铸件的组织和基体发生变化，特别是在铸件的心部更加严重。
主要表现为石墨球粗大，石墨球数量少，石墨漂浮，石墨球产生畸变，形成各种非球状石墨，如碎块状、开花状和蠕虫状等。
同时由于凝固时溶质元素的再分配还会出现严重的元素偏析及晶间化合物、反白口、缩孔、缩松等一系列问题，导致铸件的力学性能变差。
如图1~图4所示。
2厚大断面球墨铸铁件的质量影响因素通过对生产及研究情况的分析归纳，表1列出了厚大断面球墨铸铁件常见问题的影响因素。
3厚大断面球墨铸铁件生产的控制措施（1）炉料的影响与控制厚大断面球墨铸铁件的生产多采用高纯生铁。
生铁中的微量元素总和低于0.1%，有利于获得成分合格的铁液，减少杂质元素晶界偏析的程度，削弱干扰元素对石墨球化的影响。
炉料中的废钢以优质碳素钢为宜，要严格控制P.S及微量元素含量，防止反球化元素及偏析元素过量。
表2列举了一些晶间化合物形成元素的临界含量。
(2)铁液成分的影响与选择由于厚大断面球墨铸铁件极易出现石墨漂浮、石墨畸变、球化衰退等缺陷，国内外的大量研究和试验表明，严格控制铁液的化学成分能够有效减少这些缺陷的产生。
铸态铁素体球铁生产应用技术
关键词：球墨簪铁 ；铁 素体 孕育荆，
中围分类号 Ｔ ＧＩ５ １ 文献标识 码：Ａ 文章编号 ： ０ 一 ４２ ０ ） １ ０ ６０ １ ９ｌ （０ ２． ￣ １－２ ０ １ １ ００
Ａｎ ｏｌ ｄ ｎ ｃ 肿 Ｉ灯 Ａｐ ｉ ｂ ｏ ｅ
ｏ 州 ｌ ｎｏ Ｆｅ ｒｔ ｐ ｅ ｏ ｉｌ ａ ｈｔ ｓ ｒ ｎ ｌＰｌ ｕ 帅 ｆ ｒｉｅｓ ｈ ｒ ｄａ ｔ Ｇｒ ｐ ｉ ＣａｔＩｏ ｅ
４．％ ７
锰： 对锰含 量控 制不宜过 高， 即使是铸 态珠 光体球铁 ， 的含量也不宜超过０６ ， 于铸态铁素体含锰 量应在 ０ ％ Ｍｎ ． 对 ％ ４
下， 但不得小于 ０ ％ ＇ ２
硫 ：含硫量越高 ， 消耗的球化剂越多 ， 含硫量过高易 于形成夹杂等缺陷 ， 引删 ｝ 良， 化不 因此含硫量应小于 ０ ７ ，％ ０
８％、球化 等级 １ ２ 、 ６ ＞ＯＮｍ ２ ６ ｌ％ 的高韧性铸 态铁素体球 墨铸铁 ，通过控制铁 水化学成分 ．选用新型 ０ 级 ｂ ４Ｏ ］ ｍ 、 ＞ ５ 球化剂 孕育剂以及改变炉前 处理方法等措施，经过五炉二十余包铁水的探索性生产 ，制造汽车上的结构及保安件 ．可
取得令人满 意的效果 。 ２ 试验条件 莪们用３ ／ 卡腰 热风冲天妒熔炼铁水 出炉温度 １ ３￣ ＴＨ ４ ０Ｃ一 １５￣ １ ４ ｏｃ，使用Ｔ ２型低 稀土 铁素体球 化剂 ，用 包 底
，
ｔｇ Ｒ ｄｔｅｃｓｆｕ￣ ｓｏ ｌ ｎｔ ｅｏｅ ｅ ｎ ｌｔｏ ｌ ｄ ｗ ｂ ｌｗ６Ｏ ℃ ａｈｇ ， ｅａ ｉ ｔｏ ｎ ｌ ｎ ｌ ａ ｈ ｕｄ ｏ ｂ ｐ ｎｄｕ ｄ ｏｓ ｏ ｎ ｅｏ Ｏ ｉｈｍａｅｂｅ ｐ ｅｏｉ Ｇ ａｈｔ ａｔ Ｊｃ ｌａ ｌ Ｓ ｈ ｒｄａ ｒｐ ｉ ｌ ｌ ｅＣ ｓ Ｉ ｎ ａ ｅ ｒｄ ｃｄｓ ａｉ ． ｒ ｙｂ ｏ ｕ ｅ ｅｄｌ ｏ ｐ ｔ ｙ
大型球铁件的生产技术
大型球铁铸件的熔炼技术天乾重工铸铁厂年生产能力铸件3万吨，以大中型铸件生产为主。
自2008年投产以来主要生产风电铸件、大型机床件、注塑机模板、核电机壳、各种缸体等等。
在大断面球铁铸件的生产中也积累了雄厚的技术基础，在同行业和客户中获得了良好的口碑。
今年我分公司发展再上台阶，与国内一些著名企业结成了战略合作伙伴关系。
有三一集团、陕鼓集团、杭州创研、海天集团、沈阳机床、中国一重、中国二重、上海迎风等核心客户。
形成了单件铸件超过了120吨的生产能力。
中捷横梁长度13米，铸件毛重87吨，最大壁厚300mm。
技术要求导轨面硬度不低于175HB，球化等级大于3级。
是标准的大型球铁件。
牌号：QT500-7 属厚大断面铁素体+珠光体球墨铸铁熔炼设备：20T+40T中频电炉浇注设备：25T+40T铁水包球化处理浇注造型工艺：呋喃树脂砂砂箱造型补缩工艺：外冷铁+自补缩容易产生的问题：球化衰退，石墨漂浮，碎块状石墨，反白口，缩松缩孔，中心部位石墨球数减少。
关键词：球墨铸铁，大断面，吨位大，球化等级，硬度，预处理一：原辅材料选用1 选用优质高纯生铁，生铁应属共晶成分，避免过共晶成分以避免生成过共晶的粗大石墨。
微量元素总量≤0.1%，Ti≤0.04%，微量反球化干扰元素的总量＜0.1%。
干扰元素分为两大类，一类是消耗球化元素型干扰元素，例如硫；另一类是晶间偏析型干扰元素，包括锡，锑，砷，铜，钛，铝等等。
在共晶结晶时，这些元素富集在晶界，促进碳在共晶后期形成畸形的枝晶状石墨。
P含量要求≤0.03%，避免产生磷共晶。
P 既显著升高塑-脆转变温度，又强烈降低球墨铸铁的上限冲击功，P对球铁的脆化危害作用主要是形成磷共晶（三元磷共晶，二元磷共晶）。
所以成为裂纹的发源地，同时加剧球墨铸铁的缩松倾向。
S含量要求≤0.015% 国内产自本溪和林州的生铁干扰元素少纯净度高，故适合生产大型球铁铸件。
2废钢选用纯净低锰低磷低硫无铁锈无涂层的碳素钢。
QT900-2高强韧厚大断面球墨铸铁的研究
QT900-2高强韧厚大断面球墨铸铁的研究
彭凡;尤国庆;郭亮
【期刊名称】《现代铸铁》
【年(卷),期】2018(038)001
【摘要】研究了Sb和热处理工艺对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响,试验结果表明:(1)合理的RE加入量可以中和Sb的反球化作用,改善石墨形态,增加石墨球数量;(2)Sb强烈细化珠光体,但是含量太高会影响球化和导致碳化物的生成;(3)采用940℃(3 h)正火+460℃(4 h)回火的热处理工艺,合金元素含量为w(Cu) 1.0％、w(Sn) 0.15％、w(Sb)0.025％时,厚度为70 mm的附铸试块性能达到了QT900-2的要求,尺寸为500 mm×500 mm×700 mm的方形试块布氏硬度达到了311 HB 以上,并且硬度偏差只有17 HB.
【总页数】5页(P33-37)
【作者】彭凡;尤国庆;郭亮
【作者单位】共享装备股份有限公司,宁夏银川750021;共享装备股份有限公司,宁夏银川750021;共享装备股份有限公司,宁夏银川750021
【正文语种】中文
【中图分类】TG255
【相关文献】
1.厚大断面球墨铸铁低温冲击性能研究 [J], 张坤;刘建东;宋贤发;李凌羽;齐少豹;宁志良;孙剑飞
2.厚大断面高强度QT900-2材料的研究 [J], 尤国庆;郭亮
3.厚大断面球墨铸铁铁液石墨畸变倾向预测研究 [J], 黎振华;李言祥;周荣;蒋业华
4.厚大断面球墨铸铁碎块状石墨的现场试验研究 [J], 倪炳华;方其平
5.低温高韧性铸态厚大断面球墨铸铁工艺与性能的研究 [J], 徐德安
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厚大断面铸态珠光体球铁件的生产
的该类铸件 , 上述问题是需要着重考虑并给予克 服的 。
1 铸造工艺及化学成分的选择 对于此类厚大断面的球铁件 , 我们采用无冒
口铸造工艺 。为确保该铸件有足够的冷却速度 , 在上下两大平面均安置了外冷铁 。
作温度为 180 + 10 ℃, 砂轮模具将在其上面来回 运动 , 产生剧烈的干摩擦 。设计零件材质为 Q T600 - 3 , 铸件重量为 1500kg , 尺寸为 1240 × 1330 ×115mm ,属厚大断面的平板类球铁件 。铸 件须进行表面淬火 , 热处理后的表面硬度必须达 到 45HRC 以上 。因此 ,要求铸件本体的基体组织 中珠光体的数量达到 65 %以上 , 淬火前的铸件 表面硬度 200HB 以上 , 否则 , 铸件将可能因淬火 后硬度达不到要求而报废 。由于我厂热处理生产 设备及条件的限制 , 不能进行正火处理 , 因此就 必须在铸态条件下达到上述要求 。厚大断面球铁 的冷却速度缓慢 , 要得到珠光体基体组织是非常 困难的 。与此同时 , 凝固过程中极易产生晶粒粗 大 ,石墨畸变 ,各种元素严重偏析 ,并且常常伴有 黑渣及石墨漂浮等铸造缺陷 。因此 , 要生产合格
锰是一个稳定碳化物 、促进生成珠光体的元 素 。但由于在厚大断面的球铁中 , 锰的偏析非常 严重 , 且特别易因偏析而促成反白口 , 降低球铁 的强度和伸长率 , 故不宜以提高锰量来稳定珠光 体 。因此 ,锰含量拟控制在 015 %左右 。
在铸态珠光体球墨铸铁的生产中 , 为了保证 能够获得满意的珠光体组织 ,使用促进和稳定珠
浇注温度控制在 1320～1350 ℃
铸态铁素体球墨铸铁的铁素体生成
铸态铁素体球墨铸铁的铁素体生成| [<<][>>]生产铸态铁素体球墨铸铁的经济效益是显而易见的，其关键在于其力学性能应符合GB1348—1988(球墨铸铁件)。
符合标准的关键又在于促进铁素体的生成，下面叙及我们的若干生产经验。
1．促进铁素体的生成(1)铁素体含量影响铸态铁素体球墨铸铁的力学性能及切削、使用性能。
多数杂质元素和微量元素促进珠光体而降低铁素体的生成，致使抗拉强度较易达到，但伸长率较难满足，故应严格控制这些元素。
按作用由小到大依次为：砷、锡、硼、铬、锰、铜和镍。
通过对原材料的挑选，废钢应具有低的杂质和微量元素，特别是镍、铬、锰。
废铁中如果含有上述元素，也应杜绝，同时避免使用镀锌、镀铬、镀锡和搪瓷废钢；铜线、磁铁和黄铜垫片等电工废料也不得使用。
铸件锰含量控制在Mn≤0．4％，最好为Mn≤0．2％。
(2)较高碳当量有增加铁素体含量的倾向，特别是在高含硅量时尤其明显。
故在CE＜5％的前提下，取其上限，而碳含量一般为C= 3．7％~3．9％。
(3)较高含硅量通常有较多铁素体，但在杂质和微量元素高时，则不一定。
硅量过高还有使硬度提高、伸长率降低的趋势，故终硅量(铸件成品)一般为Si=2．8％~3．0％。
原铁液硅含量为Si=1.1%~1. 5%（未孕育前），铁液硅增量约为Si=1．3％~1．9％。
硅铁孕育剂加人量应计及硅铁的硅含量、铁液的硅增量和硅的收得率(一般约为45％~70％)，否则将无法控制终硅量。
(4)高温低磷、低硫铁液。
铁液出炉温度应＞1450℃，浇注温度＞1350℃，铸件P、S含量控制在P＜0．06％，S＜0．02％。
(5)选用高质量的铸态铁素体球墨铸铁球化剂。
另外，孕育可提高石墨球数，促进铁索体形成，故采用包内、出铁槽、浮硅和随流等多种孕育方式对铁素体的形成有较好效果。
(6)加强生产管理，稳定工艺操作。
铸态铁素体球墨铸铁硬度＜1 80HB，铁素体含量可大于70％，碳化物含量＜3％。
铁素体球墨铸铁的生产应用实践
，
石 墨 形状 变 坏 球 数 减 少 各 种 元 素偏 析 严 重 铸 件 性 能 不
、 ， ，
。
根 据铸 件 壁 厚 情 况 碳 当量 选
，
易达 到 QT 4 0 0
，
—
18 A L
材料 要 求 特别 是
，
一
一
20 C
~
冲击 韧 度 极
，
择4
．
1
—
4 4％
生 产难 点
>
个 别值
kv
> I
7 J ／ I lfl C
。
：
铸件平均 壁 厚
，
70 m
m
，
属 厚 大断面 型 铸件
，
。
铸 件 冷却
，
缓慢 金 属 液体凝 固时 间长 易 产 生 缩松 铸件致密性 较 差
，
影 响铸件机 械性 能
工
，
。
通 过 对 化 学 成分 的调 整 瞬 时孕 育等
、
艺措施 使铸 态 下 获得 较 理 想 的 低 温 冲击 韧度 的 同时有
维普资讯
四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 学 报
200 8
2 00 8
年5 月
年第
3
期
J OU R NA L OF S I CH UA N E N G I N E E R I N G T E C H N I CA L COLL E G E
Ma y 200 8
。
风 机 铸件不 允 许焊补 修 理 性 能必 须 由附 铸 试 块测 得 ：
抗拉 强 度 后 伸长 率
1 2
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ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｉ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｒ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｌ ｆ ａ ｓ ｋ ．Ｔ ｈ ｅ ｌ ｆ ｙ ｗｈ ｅ ｅ １ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｍｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ
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关键词 ：厚断面 ；铸态铁 素体 ；重稀土 ；多重孕育 中图分 类号 ：Ｔ Ｇ ２ ５ ５ 文献 标识码 ：Ｂ 文 章编 号 ：１ ０ ０ １ — ４ ９ ７ ７（ ２ ０ １ ３ ）１ ０ — ０ ９ ４ ０ — ０ ４
Ｐｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ Ｈｅ ａ ｖ ｙ Ｓｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
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浇注 等熔炼工 艺设计 ，结 合合理 的铸造 ｌ 丁艺 与铸件 箱 内冷 却控制 ，成功 生产 了大型厚 断面铁 素体球 墨铸铁 飞轮铸 件 。经检 验 ，铸件在铸态 条件下满足Ｅ Ｎ． Ｇ Ｊ Ｓ 一 ４ ０ ０ — １ ５ Ｕ 材质要 求 ，且本体磁粉 探伤与超声波球 化率检测均符 合铸件技 术条件 。经批量生 产验 证 ，该工艺稳定可靠 ，产品全部合格 。
ＥＮ ＧＪ Ｓ 一 ４０ ０ ． １ ５ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ １ ｑ ｕａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｕ ｎｄ ｅ ｒ ａ ｓ — ｃ ａ ｓ ｔ ｃ ｏ ｎｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ．Ａｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｌｙｗｈ ｆ ｅ ｅ ｌ ｍｅ ｅ ｔ ｓ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｉ ｃ ａ ｌ
铸
造
Ｏｃ ｔ ． ２ ０ １ ３ Ｖｏ １ ． ６ ２ ＮＯ． １ ０
Ｆ ＯＵＮＤＲＹ
大型厚 断面铸态铁素体球墨铸铁 飞轮 的生产技术
徐 培好 ，秦 广业 ，毕 海香 ，许 景峰 ，徐 继柱
（ 潍柴重机股份有 限公 司，山东潍坊 ２ ６ １ ０ ０ １ ）
摘 要 ：通过合理的成分设计、铁液高温熔炼与脱硫处理 、 重稀土镁复合球化剂球化处理、多重强化 ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｓ ｍｅ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｈ ｉ 时ｌ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｕ ｌ ｐ ｈ ｕ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ，ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｎ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｒ
（ Ｗｅ ｉ ｃ ｈ ａ ｉ Ｈｅ ａ ｖ ｙ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｃｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｗｅ ｉ ｆ ａ ｎ ｇ ２ ６ １ ０ ０ １ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ｒ ｉ ｔ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｌ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｒ ｏ ｎ ｌ ｆ ｙ ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｇ
对于 从 国外 引进 的中速柴 油机产 品 ，要 降 低生 产 成 本 ，必 须推 进其 国产化 ，其 中关键 铸件 的 国产化 尤
为重 要 。某 型号柴油机 飞轮材质 原设计 为Ｅ Ｎ ． ＧＪ Ｓ ． ４ ０ ０ ． １ ５ Ｕ （ Ｇ Ｇ Ｇ ４ ０ ），铸 件 外 观 尺 寸 约 为 １ ２ ０ ０ ｍｍｘ ２ ０ ０ ｍｍ，壁厚 ７ ５ ～ １ ８ ０ ｍｍ，浇注重 量约２ ｔ 。为简化生 产工 艺 、缩短 生产 周期 ，实 现低 成本 国产化 ，研究 了铸 态 条 件下 满足 Ｅ Ｎ— ＧＪ Ｓ ． ４ ０ ０ ． １ ５ Ｕ （ Ｇ Ｇ Ｇ ４ ０ ） 材质要 求 的厚
Ａｓ — Ｃａ ｓ ｔ Ｆ ｅ ｒ ｒ ｉ ｔ ｅ Ｄｕ ｃ ｔ ｉ ｌ ｅ Ｉ ｒ ｏ ｎ Ｆ ｌ ｙ ｗｈ ｅ ｅ ｌ
ＸＵ Ｐ ｅ ｉ — ｈ ａ ｏ ， Ｑ Ｉ Ｎ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ — ｙ ｅ ， Ｂ Ｉ Ｈａ ｉ — ｘ ｉ ａ ｎ ｇ ， ＸＵ Ｊ ｉ ｎ ｇ — ｆ ｅ ｎ ｇ ， Ｘ Ｕ Ｊ ｉ — ｚ ｈ ｕ