高强度灰铸铁(HT300)研究

高强度灰铸铁(HT300)研究

虽然人类掌握灰铸铁的熔炼技术已有好几千年的历史,但是在如何提高其强度和力学性能方面,我们仍然有很多工作要做。在探寻企业在有效控制产品成本的前提下,稳定高效的生产高强度、高使用性能的灰铸铁的方法,提高产品的市场

适应力,增强企业的市场竞争力。

标签：高强度灰铸铁;铸造;熔炼工艺

0 前言

随着公司市场开发拓展,越来越多的高技术质量要求的铸造产品纳入公司的生产序列。在有效控制生产成木的前提下,如何稳定高效的获得高强度灰铸铁,满足顾客的定货要求,是我们一个研究课题,本文叙述了在电炉熔炼的条件下,高强

度(HT300)灰铸铁的生产技术。

1 目标

在尽量保持原有的熔炼工艺基础上,通过综合运用现有的熔炼技术,达到细化灰铸铁中的石墨,适当增加灰铸铁中珠光体含量,形成碳化物以提高灰铸铁的机械性能,使其抗拉强度达到300N/mm2,并将三角试片白口宽度控制在4mm以下,防

止“白口”现象的发生,以保证产品的质量。

2 面临的问题

我们厂生产的灰铸铁件主要牌号足HT200和HT250,无法生产抗拉强度达300N/mm2到合格的HT300产品。主要原因是铸件内部珠光体含量少,石墨多数成片状,从而分割基休,在石墨尖角处且易造成应力集中,形成了许多微小裂纹,使

灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢,因此降低了铸件的机械性能。

3 分析

影响材料性能的因数有:

3.1 碳当量对材料性能的影响

决定灰铸铁性能的主要因素为石墨形态和金属基体的性能。当碳当量(CE=C+1/3Si)较高时,石墨的数量增加,在孕育条件不好或有微量有害元素时,形成大量片状石墨。这样的石翠会大大降低灰铸铁的强度。在材料中珠光体具有好的强度、硬度,而铁素体则质底较软而且强度较低。当随着C、Si的量提高,会使珠光体量减少,铁素体量增加。因此,碳当量的提高将在石墨形状和基体组织两方面影响铸铁铸件的抗拉强度和铸件实体的硬度。在熔炼过程控制小,碳当量的控制

是解决材料性能的一个很重要的因素。

3.2 合金元素对材料性能的影响

在灰铸铁中的合金元素主要是指Mn、Cr、Cu、Sn、Mo等促进珠光体生成元素,这些元素含量会直接影响珠光体的含量,同时由于合金元素的加入,在一定程度上细化了石墨,使基体中铁索体的量减少甚至消失,珠光体则一定的程度上得到细化,使铸铁有较高的强度性能。在熔炼过程控制中,对合金的控制同样是重要

的手段。但人为过多添加合金元素,对成本的控制有较大的负面影响。

3.3 微量元素对材料性能的影响

以往我们在熔炼过程中只注意常规五大元素对铸铁材质的影响,而忽略其它一些微量元素的作用。众多微量元素对石墨形态的影响往往是无法预测的,从而导致形成的珠光体量的不确定,最终影响灰铸铁性能的。所以在配料过程中应考

虑微量元素的影响。

4 解决方法

对实际生产中影响低灰铸铁强度一些主要问题,进行因果分析。并根据反复测试,对原材料、操作、方法等方面实行整改措施。具体操作落实到工作人员、

检查人员,以保证解决方案的顺利实施。

4.1 严格管理原材料

为了确保投入原料内各种元素含量的稳定性,对原材料的采购进行定点订购,

从而达到稳定熔炼配料,同时认真做好原材料进厂时的成分化验检验工作,避免由于原材料变化引灰铸铁性能变化而发生不良品产生的情况。

4.2 确定最佳的配料方案

通过计算,确保各原料最佳的加入比例:废钢25%;新生铁30%;回炉铁20%;留用铁水为25%,使原铁水的化学成保持相对稳定。

4.3 强化熔炼工艺,规范投料顺序

严格按照规程顺序操作:留用铁水——废钢——熔剂——新生铁——回炉铁——硅锰铁——除渣——增碳剂——合金——陈渣。

4.4 炉前控制

对每炉铁水试样做好及时地光谱分析,根据实际情况及时调整原料和辅料的投放量,保证铁水成分的稳定:同时做好湿型三角试片检测,保证原铁水白口宽度

一般控制在4毫米以下。

4.5 严格控制过程温度

在实际测试中发现,出铁水最佳温度应控制在1500℃-1520℃之间,浇铸温度应控制在1470℃-1490℃之间。

4.6 确定合理的合金加入量

经过多次反复调整,最终确定合金:(铜)按0.9%加入:氮化铬与孕育剂(锶硅)按0.3%:0.6%加入,铁水的含碳量控制在C=3.30(%)-3.35(%)之间,含硅量控制在Si-1.70(%)-1.90(%)之间,此时铸件的抗拉强度仍可达到320N/mm2以上,同时铁水的流动性好,铸件的各项性能指标都表现良好。

5 实施效果

通过调整合金加入量,不仅叫可以在铁水共析转变时显著地稳定和部分细化珠光体,而且能促进碳化物形成,减少片状石墨对基体的切割作用,同时适当增加共晶团数和促进细片珠光体的形成,有效的提高了灰铸铁的强度。