6高镍奥氏体球墨铸铁综述

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某型号高镍球墨铸铁生产工艺的研究

某型号高镍球墨铸铁生产工艺的研究

某型号高镍球墨铸铁生产工艺的研究摘要:高镍球墨铸铁是一种含Ni在13%-36%范围内的一种奥氏体铸铁,这种材料要求其微观组织中石墨为球状,且基体组织为奥氏体。

我公司承接D-3型号高镍铸铁产品的生产任务,根据实际生产需要,按照化学成分进行配置炉料并制定生产工艺。

关键词:球墨铸铁;熔炼;工艺设计1.实验背景我公司此次承接的产品为轴套类铸件,材质为D-3高镍铸铁,高镍铸铁镍含量在13%-36%之间,在海水等自然水、污水、盐、高温碱及稀酸中具有很好的耐腐蚀性能,无磁,可控热膨胀,低温和高温抗氧化性能良好,在很多领域都有应用。

2、铸件工艺性分析2.1铸件材料分析铸件材料为Ni含量高的奥氏体球墨铸铁,合金含量高,C、Si含量低,熔炼和浇注温度高,奥氏体铸铁的线收缩和体收缩都大于普通的铸铁,接近于碳钢;凝固特性与普通灰铸铁和球墨铸铁有很大不同,也不同于碳钢,更类似于典型的结晶范围很宽的合金。

奥氏体铸铁组织中的奥氏体枝晶发达,石墨和碳化物充填枝晶间的空隙。

奥氏体铸件的缺陷主要为疏松,要获得组织致密的铸件,都必须靠冒口建立起的铁液静压力和温度梯度,使液体的凝固始终处于正压力状态下。

2.2凝固特性奥氏体铸铁的线收缩和体收缩均大于普通铸铁,更接近于碳钢;凝固特性与普通灰铸铁和球墨铸铁有很大不同,奥氏体铸铁组织中的奥氏体枝晶发达,石墨和铬的碳化物充填枝晶间的空隙,奥氏体的主要缺陷是缩孔和缩松,由于产品结构固定,如何根据要求配比出化学成分及性能合格的铸件为此次生产工艺的难点所在。

3、铸造工艺过程与传统砂型铸造不同,此次球墨铸铁的生产采用熔模精密铸造进行生产,与传统砂型相比,熔模铸造铸件尺寸精度高、表面粗糙度值细,生产灵活性高、适应性强,加之技术协议要求不允许补焊,采用熔模铸造更利于实现产品的生产及交付。

3.1炉料配比及熔炼控制因为是配料生产,配制前使用光谱仪对原材料的化学成分进行检测,然后根据实际结果进行配比,使用中频炉进行冶炼浇注,拟配钢水总重为80公斤,熔炼采用中频炉,炉料中要特别注意微量元素的影响,镍有很强的吸气性,为防止铁液吸气,镍板需要在熔炼后期加入,铬铁等合金最好在光谱原铁水成分后调整成分时加入,奥氏体球墨铸铁在容量过程中吸气倾向大于一般球墨铸铁,炉料中回炉料多时吸气倾向更大,因此,有锈、有油污或潮湿的炉料应提前进行预处理,不可直接投入钢液中进行使用。

实战专家总结球化不良缺陷的13条原因,预防措施该如何做?

实战专家总结球化不良缺陷的13条原因,预防措施该如何做?

实战专家总结:球化不良缺陷的13条原因,预防措施该如何做?一、原因分析(1)原铁液含硫量过高。

脱硫效果不好。

(焦碳、新生铁、筑炉耐火材料含硫量高)(2)铁液熔化温度太高,炉内停留时间太长,铁液严重氧化,产生“死”铁水。

(3)残余球化剂量不足。

(4)炉料含有反球化元素。

(5)炉料严重锈蚀。

(6)孕育剂粉化,孕育效果差。

(7)球化合金氧化镁过高,有效镁含量低,成分不稳定。

(8)铁液包的高径比不合理(合理的为 1.5),球化剂上浮快,球化不稳定。

(9)球化合金在包内未覆盖好,冲入铁液后上浮太快,反映剧烈,导致残留镁量太低。

(10)低镁低稀土合金(含钙)结在包底。

(11)高镍奥氏体球墨铸铁的球化合金中含有稀土。

(12)出炉温度太高,合金烧损严重。

(13)冲入法包坑太浅,或浇包使用后堤坝损坏,导致合金反应太快。

二、防止方法(1)尽量选用低硫的焦碳和新生铁。

控制筑炉材料的含硫量。

(2)锈蚀严重的炉料要抛丸处理。

(3)不同材质的炉料要分类堆放,严防串料。

(4)炉内炉外脱硫,适当提高球化剂加入量。

(5)球化处理时,防止炉渣出到铁液包中。

(6)操作中严防铁液氧化。

电炉熔化和保温时,要用珍珠岩覆盖。

(7)在保证球化的前提下,尽量降低出炉温度。

(8)注意球化处理操作,调整铁液包的高径比,球化剂和硅铁上面要覆盖铁销或珍珠岩,防止铁液与球化剂作用过分激烈或“结死”包底。

(9)镁球化处理中,加入少量稀土,可中和反球化元素的干扰。

(10)包坑与堤坝按要求,损坏后要及时修复。

(11)使用配比合适、成分稳定的中间合金采用随流孕育和二次孕育。

(12)交界铁液要分离干净。

(13)厚大件球化处理时可冲入一些钼、铜、锑、铋等合金元素。

也可采用重稀土合金球化剂。

(14)使用低镁、低稀土合金,使球化处理反应平缓;减少镁的烧损。

(15)高镍奥氏体球墨铸铁处理用不含稀土的镍镁或硅镁合金。

(16)采用喂丝处理铁水包的出铁量要适当,或适当加高铁水包,留下喂丝时铁液反应空间。

关于高镍奥氏体球墨铸铁充满度的验证1C

关于高镍奥氏体球墨铸铁充满度的验证1C

铸造技术2009年第9期高镍奥氏体球墨铸铁饱和度和碳当量的验证程武超赵新武党波涛靳宝(西峡县内燃机进排气管有限责任公司河南西峡474500)摘要用不同的饱和度和碳当量的铁液浇注不同厚度的高镍奥氏体球墨铸铁试块,从金相组织、力学性能上对高镍奥氏体球墨铸铁的饱和度和碳当量进行了验证。

事实证明,饱和度A 超过4.9时,在不同的厚度上仍能得到球化率和力学性能合格的铸件。

当碳当量取较高值时,降低了铁液的液相线温度,熔炼温度随之下降,反过来又减少了高温熔炼带来的不利影响。

在不产生冷隔的前提下,为降低浇注温度创造了条件。

较高的碳当量有利于凝固过程的石墨化膨胀所产生的自补缩效果,可以减少缩松和缩孔缺陷。

关键词饱和度球化率力学性能缩松和缩孔中图分类号:TG143.5 文献标识码:A 文章编号:100-8365(2009)19-1097-05V erification of Austenite nodular cast ironSaturation and Carbon EquivalentCHENG Wu –chao, ZHAO Xin-wu, DANG Bo-tao, JIN Bao(Xixia Intake & Exhaust Manifold Co., Ltd, Xixia 474500 China)Abstract: Austenite nodular cast iron test block with different thickness were cast from different saturation and CE,and the saturation and CE were verified by microstructure and mechanical properties. It proves that qualified castings with different thickness in nodularity and mechanical properties are still obtained when the saturation (A) value exceeds 4.9. Adopting high value of CE can low the liquidus temperature of molten iron, which makes the melting temperature decrease, and it conversely reduces detrimental affect for high temperature melting. Under the precondition that no cold shut occurs, it creates conditions to decrease pouring temperature. Higher CE is helpful to improve the self-feeding ability of graphitizing expansion during solidification process, and to reduces casting defects, such as shrinkage and blowhole. Keywords: Saturation; Nodularity; Mechanical properties; shrinkage and blowhole 高镍奥氏体球墨铸铁是耐高温、耐腐蚀、抗氧化性能较好的铸铁材料。

6高镍奥氏体球墨铸铁综述

6高镍奥氏体球墨铸铁综述

高镍奥氏体球墨铸铁综述赵新武张居卿(西峡县内燃机进排气管有限责任公司河南西峡474500)摘要:本文对高镍奥氏体球墨铸铁的化学成分、金相组织、力学性能、热处理、使用要求及其工艺控制要点进行了综述。

打破了传统的“充满度”理论,利用较高的“碳当量”,获得了理想的效果。

关键词:充满度碳当量热处理高镍奥氏体球墨铸铁因其具备优异的抗热冲击性、抗热蠕变性、耐蚀性、高温抗氧化性以及低的热膨胀性和低温冲击韧性,在国内外被广泛用于制造海水泵、阀、增压器壳体、排气管、气门座等耐热、耐蚀的零部件产品。

奥氏体球墨铸铁具有原子紧密堆积的面心立方晶格结构,在常温下具有稳定的奥氏体组织,具有比普通球墨铸铁和硅钼球墨铸铁都高的热化学稳定性。

应用前景十分广阔。

此处所说的高镍奥氏体球墨铸铁是指含镍量大于12%,在铸态下获得奥氏体基体,石墨呈球状的铸铁。

是球墨铸铁的特殊品种。

在“铸造技术标准手册”(2004年5月版)中把高镍奥氏体球墨铸铁列为耐蚀铸铁。

高镍奥氏体球墨铸铁在750℃左右仍有良好的抗氧化能力和令人满意的力学性能,特别重要的是,由于其基体组织为奥氏体,在临界温度附近没有相变,因而不易因骤冷骤热而产生变形或裂纹。

某些牌号的高镍奥氏体球墨铸铁在很低的温度下仍具有良好的伸长率和抗拉强度。

例如QTANi23Mn4在-196℃抗拉强度≥620MPa,伸长率≥27%。

高镍奥氏体球墨铸铁有各种不同的牌号,本文侧重于QTANi35Si5Cr2的某些特点综述一些共性的东西,读者可依据不同的牌号、铸件和不同的工况条件作为参考。

1 化学成分奥氏体铸铁牌号符合GB/T 5612的规定,依据GB/T56648分为12个牌号,分别见表1、表2。

表1 奥氏体铸铁化学成分(一般工程用牌号)表2 奥氏体铸铁化学成分(特殊用途牌号)HTANi13Mn7 ≤≤QTANi13Mn7 ≤~≤QTANi30Cr3 ~≤~QTANi30Si5Cr5 ≤~QTANi35Cr3 ~≤~对于一些牌号,添加一定量的Mo可以提高高温下的力学性能(见附录A)。

高镍奥氏体球墨铸铁

高镍奥氏体球墨铸铁

高镍奥氏体球墨铸铁球墨铸铁是一种优良的工程材料,广泛应用于汽车、机械、建筑等领域。

它具有高强度、韧性、可加工性和耐腐蚀性等优点。

在球墨铸铁中,镍是一种非常重要的添加元素,它可以显著提高球墨铸铁的性能。

高镍奥氏体球墨铸铁就是一种应用广泛的高性能材料之一。

高镍奥氏体球墨铸铁是一种含有2-4%的镍的铁素体球墨铸铁。

它是通过将铁水中的硫化物转化为硫酸盐来进行净化的,从而使球墨铸铁具有更高的化学纯度。

镍的添加可以提高球墨铸铁的强度、韧性和耐腐蚀性。

此外,高镍奥氏体球墨铸铁还具有良好的耐磨性。

在高镍奥氏体球墨铸铁中,镍的添加量对性能有着重要的影响。

适当的镍含量可以平衡铁素体和奥氏体的比例,使得球墨铸铁具有较高的硬度和韧性。

过高的镍含量会使球墨铸铁变得脆性,而过低的镍含量则会影响球墨铸铁的耐腐蚀性和耐磨性。

除了镍的添加外,高镍奥氏体球墨铸铁还需要进行钙硅渗透处理。

这种处理可以在铁素体和奥氏体之间形成一定的界面,从而提高球墨铸铁的强度和韧性。

此外,球墨化处理也是高镍奥氏体球墨铸铁生产中不可或缺的一步。

球墨化处理可以使铁素体转化为球墨铁,并进一步提高球墨铸铁的性能。

高镍奥氏体球墨铸铁广泛用于机械工程、汽车工程和建筑工程等领域。

在机械工程中,它通常用于制造轴承、齿轮和其他高负荷部件。

在汽车工程中,高镍奥氏体球墨铸铁可用于制造曲轴、缸体和其他需要较高强度和耐磨性的部件。

在建筑工程中,它通常用于制造大型铸件,如桥墩和桥梁支架等。

总之,高镍奥氏体球墨铸铁是一种具有高强度、韧性和耐腐蚀性的优良材料。

它的性能取决于镍的含量、钙硅渗透和球墨化处理等工艺参数。

在未来,随着高性能材料需求的不断增加,高镍奥氏体球墨铸铁将会有更广泛的应用空间。

高镍奥氏体球墨铸铁支撑的材质及铸造工艺研究

高镍奥氏体球墨铸铁支撑的材质及铸造工艺研究

第57卷第3期中国铸造装备与技术Vol.54No.3CHINA FOUNDRY MACHINERY&TECHNOLOGY May.2019高鎳奥氏体球墨铸铁支撑的材质及铸造工艺研究陈庚,孙莹,李崇斌,刘勤鹏(中车大连机车车辆有限公司,辽宁大连116021)摘要:介绍了GGG-NiMn13-7奥氏体球墨铸铁件支撑的化学成分、炉料配比、球化和孕育处理、热处理工艺的选择及铸造工艺的设计。

通过加入微量元素Sb提高石墨的圆整度;选用合理的冒口类型防止缩松和缩孔;采用高温出铁,快速浇注的方法避免皮下气孔;成功试制出符合技术要求的支撑铸件。

关键词:高镰奥氏体球墨铸铁;支撑;材质;铸造工艺中图分类号:TG143.5;TG24文献标识码:BDOI:10.3969/j.issn.1006-9658.2019.03.010文章编号:1006-9658(2019)03-0051-04鎳含量为13%~36%的高鎳奥氏体铸_____铁,国外商业名称是Ni-Resist,在常温下石墨具有稳定的奥氏体组织,有优秀的耐蚀性、形态耐热性、无磁性,应用前景十分广阔[1]。

由于丄冬鎳资源稀少,价格高,部分采用b代替鎳,并加入铜,已形成Ni-Mn系、Mn-Cu系、Ni-Mn-Cu系奥氏体铸铁叫国内文献中很难查阅到相关技术资料。

公司为打开技术市,为国外名公司研发牌号为GGG-NiMn13-7的奥氏体球墨铸铁件。

1铸件结构及技术要求1.1铸件结构铸件结构如图1所示,此铸件应用于汽轮机,铸件壁厚约为40~50mm。

由于用件,对铸件量高。

1.2技术条件铸件材料牌号为DIN图1铸件结构收稿日期:2018-12-25;修订日期:2019-03-11作者简介:陈庚(1986-),6,工程8,专:方向:铸造。

E-mail: chengeng926@表1化学成分材料牌号化学成分(质量分数,%)C Si Mn Ni P GGG-N:Mn13-7!3.0 2.0>3.0 6.0>7.012.0>14.0!0.08表2室温下力学性能形料抗拉强度Pa0.2%屈服强度!p0.A Pa断后伸长率"/%球状GGG-NiMn13-7"390"210"15 1694-1981-9的GGG-NiMn13-7,具体要求见表1、2。

球墨铸铁简介介绍

球墨铸铁简介介绍
高效熔炼与浇注技术
研究高效熔炼和浇注技术,缩短生产周期,降低能源消耗 和成本。例如,采用电炉熔炼、感应炉加热等先进技术, 提高熔炼效率和质量。
循环利用与废品再利用
加强废品回收和再利用,提高资源利用效率,降低生产成 本。例如,将废品进行破碎、熔炼后重新用于生产。
环保与可持续发展
减少污染排放
采取有效措施减少生产过程中的 废气、废水和固体废弃物的排放 ,降低对环境的影响。例如,采 用环保涂料和除尘设备等减少废
性质
具有高强度、高韧性、耐磨性等 优良性能,同时具有良好的可加 工性和耐腐蚀性。
球墨铸铁的历史与发展
历史
球墨铸铁最早由美国人发明,于19 世纪80年代问世。
发展
随着铸造技术的进步和新型材料的出 现,球墨铸铁的应用领域不断扩大。
球墨铸铁的生产过程
处理
对原材料进行质量 检验、合金化处理 、熔炼等步骤。
耐磨性
良好的耐磨性
球墨铸铁具有较好的耐磨性,能够在摩擦磨损条件下长期使 用。
磨损率低
球墨铸铁的磨损率较低,能够减少零件的磨损和更换频率。
耐腐蚀性
良好的耐腐蚀性
球墨铸铁具有较好的耐腐蚀性,能够抵抗常见的化学腐蚀。
在腐蚀环境下长期使用
球墨铸铁可以在腐蚀环境下长期使用,适用于各种恶劣环境。
03
球墨铸铁的应用领域
后处理工艺与设备
后处理工艺
包括热处理、切割、打磨等工序,以进一步提高产品 的力学性能和外观质量。
后处理设备
包括热处理炉、切割机、磨床等设备,其中热处理炉 需具备温度控制精度高、炉内温度均匀等特点。
05
球墨铸铁的未来发展趋势 与挑战
新材料与新工艺的研究与应用
01

奥氏体球墨铸铁

奥氏体球墨铸铁

奥氏体球墨铸铁一、什么是奥氏体球墨铸铁?奥氏体球墨铸铁,简称球墨铸铁,是以铁、石墨球和碳元素为主要组成元素的一种铸铁材料。

与普通铸铁相比,球墨铸铁具有高强度、高韧性和良好的塑性等优点,广泛应用于机械制造、汽车制造、铁路工程等领域。

二、球墨铸铁的制造工艺球墨铸铁的制造过程主要包括熔炼、浇注和固态处理等环节。

1. 熔炼球墨铸铁的熔炼是将生铁、废钢、废铁和合金料等原材料按一定配比加入高炉或电炉中进行冶炼。

在熔化过程中,通过加入一定比例的稀土元素(如镁、钇等),使铁水中的碳以球状石墨形式析出,从而形成球墨铸铁。

2. 浇注熔炼后的铁水经过净化处理,去除杂质后,通过浇注到预先设计好的铸型中。

在浇注过程中,需要控制合适的浇注温度和速度,以确保铸件的质量。

3. 固态处理浇注后的球墨铸铁需要经过固态处理过程,使其结构由铁素体向奥氏体转变,从而提高材料的强度和硬度。

常用的固态处理方法有退火、正火和淬火等。

三、球墨铸铁的应用领域球墨铸铁以其优良的性能,被广泛应用于多个领域。

1. 机械制造领域球墨铸铁的高强度和耐磨性使其成为机械制造中不可或缺的材料。

它可以用于制造各种机械零件,如发动机缸体、汽车曲轴箱、工程机械零件等。

2. 汽车制造领域球墨铸铁在汽车制造中扮演着重要的角色。

它可以用于制造汽车发动机缸体、曲轴箱、制动系统零件等。

球墨铸铁的高强度和耐磨性使汽车零件能够承受高温、高压和高速的工作条件。

3. 铁路工程领域球墨铸铁可以用于制造铁路车辆的车轮、车轴和悬挂系统等重要零件。

它的高强度和耐磨性使铁路车辆能够在重负荷和恶劣工况下安全稳定地运行。

4. 其他领域除了上述领域,球墨铸铁还广泛应用于矿山设备、农业机械、建筑工程等领域。

它的优良性能和可靠性使其成为工业生产中的重要材料。

四、球墨铸铁的发展前景随着工业技术的不断进步和需求的增加,球墨铸铁的应用前景非常广阔。

首先,随着汽车工业的快速发展,球墨铸铁在汽车制造中的需求将继续增加。

球墨铸铁简介及用途

球墨铸铁简介及用途

球墨铸铁简介及应用球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨,有效地提高了铸铁的机械性能,特别是提高了塑性和韧性,从而得到比碳钢还高的强度。

球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料,其综合性能接近于钢,正是基于其优异的性能,已成功地用于铸造一些受力复杂,强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。

球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。

所谓“以铁代钢”,主要指球墨铸铁。

简介生铁是含碳量大于2%的铁碳合金,工业生铁含碳量一般在2.5%--4%,并含C、SI、Mn、S、P等元素,是用铁矿石经高炉冶炼的产品。

根据生铁里碳存在形态的不同,又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。

吉龙模具钢材析出的石墨呈球形的铸铁。

球状石墨对金属基体的割裂作用比片状石墨小,使铸铁的强度达到基体组织强度的70~90%,抗拉强度可达120kgf/mm2,并且具有良好的韧性。

球墨铸铁除铁外的化学成分通常为:含碳量3.6~3.8%,含硅量2.0~3.0%,含锰、磷、硫总量不超过1.5%和适量的稀土、镁等球化剂。

成分表目前市面上球墨铸铁光谱标准样品成分如下:国内历史在河南巩县铁生沟西汉中、晚期的冶铁遗址中出土的铁䦆,经过金相检验,具有放射状的球状石墨,球墨铸铁球化率相当于现代标准一级水平。

而现代的球墨铸铁则是迟至1947年才在国外研制成功的。

我国古代的铸铁,在一个相当长的时期里含硅量都偏低,也就是说,在约2000年前的西汉时期,我国铁器中的球状石墨,就已由低硅的生铁铸件经柔化退火的方法得到。

这是我国古代铸铁技术的重大成就,也是世界冶金史上的奇迹。

球墨铸铁以其优良的性能,在使用中有时可以代替昂贵的铸钢和锻钢,在机械制造工业中得到广泛应用。

国际冶金行业过去一直认为球墨铸铁是英国人于1947年发明的。

西方某些学者甚至声称,没有现代科技手段,发明球墨铸铁是不可想象的。

1981年,我国球铁专家采用现代科学手段,对出土的513件古汉魏铁器进行研究,通过大量的数据断定汉代我国就出现了球状石墨铸铁。

铸态高镍奥氏体球墨铸铁稳定化生产

铸态高镍奥氏体球墨铸铁稳定化生产

铸态高镍奥氏体球墨铸铁稳定化生产
史明;徐德立;田雨;熊云龙;陈瑞
【期刊名称】《铸造》
【年(卷),期】2018(067)001
【摘要】分析了一些主要元素对高镍奥氏体球铁组织和性能的影响,确定了合理的内控化学成分.球化处理采用冲入法,镍镁合金球化剂用量为铁液重量的
0.7%~0.9%,球化后高镍奥氏体球铁Mg残留量为0.07%~0.09%.采用硅铁和硅钡孕育剂炉前孕育,孕育剂用量为铁液量的1.0%~1.5%.采用以上工艺方法生产的铸态高镍奥氏体球铁力学性能合格率明显提高.
【总页数】4页(P62-65)
【作者】史明;徐德立;田雨;熊云龙;陈瑞
【作者单位】沈阳铸造研究所有限公司,辽宁沈阳110022;沈阳铸造研究所有限公司,辽宁沈阳110022;沈阳铸造研究所有限公司,辽宁沈阳110022;沈阳铸造研究所有限公司,辽宁沈阳110022;沈阳铸造研究所有限公司,辽宁沈阳110022
【正文语种】中文
【中图分类】TG143.5
【相关文献】
1.高镍奥氏体球墨铸铁显微缩松与碳化物的研究 [J], 程凤军;罗广思;潘安霞
2.高镍奥氏体球墨铸铁件缺陷分析及对策 [J], 赵新武
3.高镍奥氏体球墨铸铁支撑的材质及铸造工艺研究 [J], 陈庚;孙莹;李崇斌;刘勤鹏
4.铸态高镍球墨铸铁排气歧管的生产工艺 [J], 徐军霞;奚霞
5.D-5S高镍奥氏体球墨铸铁抗高温氧化性能研究 [J], 魏家强;程文;周宏伟;相永宇因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

高镍奥氏体球墨铸铁阀杆螺母的铸造工艺[发明专利]

高镍奥氏体球墨铸铁阀杆螺母的铸造工艺[发明专利]

专利名称:高镍奥氏体球墨铸铁阀杆螺母的铸造工艺专利类型:发明专利
发明人:项楠
申请号:CN201110092146.X
申请日:20110411
公开号:CN102168221A
公开日:
20110831
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明提供一种全新的、先进铸造工艺,其特征在厂分为以下八个步骤:1、造型、制芯;
2、熔炼;
3、球化处理;
4、孕育处理;
5、炉前检测;
6、浇注;
7、炉后检测;
8、清理和粗加工。

本发明的有益之处在于,依照上述八个步骤铸造的高镍奥氏体球墨铸铁阀杆螺母,具有较高的球化率,完全适用于作为海水泵、排热、排气管道等恶劣工况下的阀门配件使用,具备良好的耐热、耐腐蚀性能。

申请人:盐城市精工铸业有限公司
地址:224400 江苏省盐城市阜宁县阜城镇通榆北路138号
国籍:CN
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奥氏体球墨铸铁标准

奥氏体球墨铸铁标准

奥氏体球墨铸铁标准
奥氏体球墨铸铁的标准包括:
1. 化学成分:碳、硅、锰、硫、磷的含量应符合GB/T 13808的规定。

2. 力学性能:屈服强度基体材料不小于350MPa,硬度(布氏)为
140-260HB。

3. 基体组织:基体组织要有足够数量的基体α-石墨和铁素体。

如球
墨铸铁是非金属夹杂物数量较少、球铁中非金属材料数量较大,可以
看成具有多相组织的合金。

石墨球数不少于95%。

4. 铁素体和珠光体的含量:铁素体和珠光体的总量不大于5%。

此外,还有冲击试验、弯曲试验、拉伸试验、硬度试验、弯曲疲劳试
验等性能要求。

铸造厂家需通过技术经济指标、生产质量保证体系、球墨铸铁管的生
产能力、技术装备水平、生产经验等条件进行选择,也可以参考相关
行业标准。

奥氏体球墨铸铁是一种高级球墨铸铁,其综合性能优于普
通球墨铸铁。

奥氏体球墨铸铁轴类铸件的铸造工艺

奥氏体球墨铸铁轴类铸件的铸造工艺

理的奥氏体球墨铸铁生产来讲很困难。
经过 对铸 件 材料 分析 和 工艺 试验 , 要 解决 需 的 技 术 难 点 有 : 球 化 处 理 、 育 处 理 后 , 件 经 孕 铸 (i量 保证 在 1 %~ .%; 相 中碎 块 状 石 墨 S) . 1 3 5 金
的消除及球形 石墨圆整度问题 ;铸件 的皮下气
及熔炼 工 艺十分 重要 。 ( ) 造工 艺分 析l 2铸 J I 铸件为两端细小 、 中部粗大且 卡腰的轴类铸
图 轴 ‘ ‘ 外 .厢 .

12 技 术 要求 . 铸 件 材 料 牌 号 为 F D N3 ( C A— i5 日本 图纸 提 供 标 准 ) 化学 成分 为 ( ≤24 W S)1 %~ 。 C) .%, (i . 2
[ 梁义田. 4 ] 合金元素在铸铁中的应用[ ] M. 西安: 西安交通大学出版
社, 9: . 1 2 8锄 9 7
() 6应试验并采用附铸试样 的方法代替铸件 本体取样来控制大量生产的铸件质量 , 不仅能提
( 编辑 : 袁亚娟 ,— alxz yj 2 . n) E m i dt y@16c : — o
高取样效率 , 加快检验速度 , 而且能节约大量因 取样而破坏 的合格铸件 , 提高成品率。
参 考 文 献
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范 围内 。 ( ) 了保证 铸 件材 料致 密 、 4为 无缩 孔缩 松 , 除
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高镍奥氏体球墨铸铁综述赵新武张居卿(西峡县内燃机进排气管有限责任公司河南西峡474500)摘要:本文对高镍奥氏体球墨铸铁的化学成分、金相组织、力学性能、热处理、使用要求及其工艺控制要点进行了综述。

打破了传统的“充满度”理论,利用较高的“碳当量”,获得了理想的效果。

关键词:充满度碳当量热处理高镍奥氏体球墨铸铁因其具备优异的抗热冲击性、抗热蠕变性、耐蚀性、高温抗氧化性以及低的热膨胀性和低温冲击韧性,在国内外被广泛用于制造海水泵、阀、增压器壳体、排气管、气门座等耐热、耐蚀的零部件产品。

奥氏体球墨铸铁具有原子紧密堆积的面心立方晶格结构,在常温下具有稳定的奥氏体组织,具有比普通球墨铸铁和硅钼球墨铸铁都高的热化学稳定性。

应用前景十分广阔。

此处所说的高镍奥氏体球墨铸铁是指含镍量大于12%,在铸态下获得奥氏体基体,石墨呈球状的铸铁。

是球墨铸铁的特殊品种。

在“铸造技术标准手册”(2004年5月版)中把高镍奥氏体球墨铸铁列为耐蚀铸铁。

高镍奥氏体球墨铸铁在750℃左右仍有良好的抗氧化能力和令人满意的力学性能,特别重要的是,由于其基体组织为奥氏体,在临界温度附近没有相变,因而不易因骤冷骤热而产生变形或裂纹。

某些牌号的高镍奥氏体球墨铸铁在很低的温度下仍具有良好的伸长率和抗拉强度。

例如QTANi23Mn4在-196℃抗拉强度≥620MPa,伸长率≥27%。

高镍奥氏体球墨铸铁有各种不同的牌号,本文侧重于QTANi35Si5Cr2的某些特点综述一些共性的东西,读者可依据不同的牌号、铸件和不同的工况条件作为参考。

1 化学成分奥氏体铸铁牌号符合GB/T 5612的规定,依据GB/T56648分为12个牌号,分别见表1、表2。

表1 奥氏体铸铁化学成分(一般工程用牌号)表2 奥氏体铸铁化学成分(特殊用途牌号)注: QTANi35Si5Cr2牌:ASTM A439-83 C≤2.3. DIN1694-1981 C≤2.0。

ISO 2892:2007 C≤2.0。

意大利标准C≤2.4。

QTANi35Si5Cr2为依据ISO 2892:2007编制的国家标准牌号(未发布)。

1.1 充满度理论⑶传统的充满度理论认为:高镍奥氏体球铁中的碳、硅、镍含量必须满足饱和度公式:A ≥TC%+0.2Si%+0.06Ni%。

式中A称为饱和度,当铁液中的碳、硅、镍大于某一极限值(饱和度A)时则石墨形态就呈碎块状分布;奥氏体枝晶发达,铁液流动性差,补缩困难,极易产生缩松、缩孔缺陷。

有资料介绍A不能大于4.4⑴⑵。

这一理论禁区能不能突破?我们经过大量的试验,打破了充满度理论的禁区(见表3)。

生产中实测化学成分表31.2 碳当量按照公式CE=C%+0.33(Si%)+0.047(Ni%)-0.0055(Si%)(Ni%)。

CE计算结果见表2。

按照公式CE=15.7826-0.0096575T1T1的计算结果见表2。

从计算结果可以看出,1~4次试验饱和度在4.95~5.15范围内波动,CE在4.35 ~4.44范围内波动。

T1在1174℃~1192℃范围内波动。

5~8次试验饱和度在5.27~5.31范围内波动,CE在4.49~4.62范围内波动。

T1在1156℃~1170℃范围内波动。

在保证化学成分的前提下饱和度相差0.36,CE量相差0.27,温度相差36度。

当然T1是推算结果。

在实际生产中由于采用了较高的碳当量,铁液的流动性提高了,并且熔炼温度从最初的1680℃下调到1620℃。

在生产涡轮壳产品时甚至出炉温度在1575℃,浇注温度低于1500℃,残留镁量≤0.09%(质量分数)的情况下,同样生产出了金相组织和力学性能合格的铸件。

1.3 关于饱和度的验证阶梯形试块见图1。

图1 阶梯状试块为了验证在不同厚度、不同饱和度、不同碳当量、不同温度下的球化效果和力学性能,我们制作了阶梯形试块。

试验在生产高镍产品时进行。

试块厚度6mm 、12mm 、24mm 、36mm 。

试块的球化处理工艺与产品相同(原铁液碳高,硅低。

包底用75硅铁覆盖,硅锶孕育剂二次孕育)。

出炉温度1620℃,包头浇注温度1530℃,包尾浇注温度1460℃。

饱和度5.19。

碳当量4.46。

推算出液相线温度T 11172℃。

包头、包尾各浇一箱。

随流孕育。

冷却后分别对6mm 、12mm 、24mm 、36mm 的部位解剖后检测球化率。

任取5个视场取其平均值。

见表3。

不同壁厚的球化率表 32 金相组织2.1 不同壁厚下的球化率从表3 包头、包尾的球化率来看,随着试块厚度的增加,球化率有所下降,从图2的图片可以看到36mm 处已有团絮状石墨出现。

但笔者认为这不是充满度过高造成的。

这种现象符合球墨铸铁的凝固规律。

球化处理一旦结束,球化衰退已经开始了,随着时间的推移非球状石墨会越来越多。

从表中可以看出球化率随着厚度的增加而逐渐下降。

也可以说当残留镁量相同时,越厚的地方,凝固时间越长;球化率就越低。

由于包头的残留镁量高,浇注温度也高,凝固缓慢。

包尾的残留镁量低,浇注温度也低,凝固较块。

使得包头包尾的球化率在规定的时间内都在要求的范围。

以上分析可以这样认为,残留镁量、浇注温度、凝固时间、球化率都建立了一一对应的关系。

包头 6mm 壁厚 球化率94%包头 36mm 壁厚 球化率84%包尾 6mm 壁厚 球化率92% 包尾 36mm 壁厚 球化率82%图2 同一包铁水浇铸的试块2.2 不同标准规定的球化率图3 国外某公司的奥氏体球墨铸铁金相厚壁处石墨形态图3是某国外的标准规定合格的金相组织,从图片中明显的可以看出厚壁处的碎块状石墨,4mm 厚的管壁距表层0.3mm 处的衰退石墨和脱碳层。

图4 西排公司生产的奥氏体球墨铸铁金相依据我们的生产经验在制定《奥氏体铸铁件》的国家标准中规定,奥氏体铸铁件的球化率≥4级。

并把ISO 标准中碳≥2.0%修改为≥2.3%就是基于我们对“充满度”和“碳当量”的认识。

2.3 国标规定的金相组织奥氏体球墨铸铁的金相组织:奥氏体+少量晶界碳化物+球状石墨。

球化级别不低于4级,石墨大小5~7级。

如有特殊要求,球化级别由供需双方商定。

在国外的诸多标准中仅对化学成分和力学性能作了明确的规定,但未对奥氏体球墨铸铁的金相组织作出具体的规定。

3 力学性能力学性能见表4表4奥氏体铸铁的力学性能(一般工程用牌号)表4 奥氏体铸铁的力学性能(特殊用途牌号)从表4可以看出,奥氏体球墨铸铁的抗拉强度较低,它适合于耐热、耐蚀、对磁性有要求的场合,适合于做结构件,而不适合于做较强的承载件。

需要指出的是,通过高温退火快速冷却,可使基体组织得到固溶强化,力学性能仍有提升的空间。

4 熔炼工艺高镍奥氏体铸件的镍含量在12 ~36%,基体组织为奥氏体。

耐热、耐蚀性能类似于奥氏体不锈钢。

铸造性能则类似于普通球墨铸铁。

属于糊状凝固,缩松倾向大。

4.1 熔炼熔炼大都采用无芯中频电炉。

炉料一般由低硫生铁、无锈废钢、镍、高碳铬铁、75硅铁、高碳锰铁和回炉料构成。

炉料中要特别注意微量元素的影响。

应特别注意避免混入铅和铝。

原铁水中含0.003%的铅,显微组织中就可能出现魏氏石墨,使力学性能明显降低。

铝则可能使铸件中出现针孔缺陷。

炉料一定要干净纯洁,避免有害元素的混入。

例如Pb、Ti、As等。

使用南非的高纯生铁,质量一直很稳定,我们曾试图使用国产的Q10生铁,在冒口处发现有片状石墨。

后在使用南非生铁生产时也发现有片状石墨。

见图9。

经过分析认为电炉熔炼蠕铁材质后接着熔炼高镍材质,混入了微量元素(如Ti),高镍材质不含稀土元素,无法抵消微量有害元素的影响,估计微量有害元素的干扰是产生片状石墨的原因。

后把熔炼顺序改为生产普通球铁后再生产高镍球墨铸铁,并加强炉料的管理。

这一现象得到了消除。

增碳剂一定用速溶增碳剂在低温加入。

镍有极强的吸气性,为防止铁液吸气,镍板在熔炼后期加入,铁液要覆盖熔炼。

铬铁等合金最好在光谱测量原铁水成分后调整成分时加入。

Q10生铁球化率86%(有片墨) 南非生铁球化率90%(有片墨)图9 不同生铁均有片状石墨奥氏体球墨铸铁熔炼过程中吸气倾向大于一般球墨铸铁,炉料中回炉料多时吸气倾向更大,因此,有锈、有油污或潮湿的炉料只能投入没有铁液的热炉中,不可在有铁液时投入。

此外,应特别注意不能使用带红色铁锈的炉料,因其中含氢氧化铁,其稳定性很强,在320℃以下不易分解,氢不易形成水分析出而蒸发。

炉料中的磷含量必须在0.05%以下,含磷量高,就可能在晶界上析出磷共晶,从而造成晶界腐蚀,导致铸件渗漏、破裂。

石墨熔入镍含量高的铁液比较缓慢,因而不宜用石墨处理。

为使生铁锭和回炉料中的石墨能充分溶于铁液中,这两种炉料应放在首批料中,早期装炉。

如在后期外加这类含石墨的炉料,则加入后至少应在过热条件保温10分钟。

熔炼过程中,应避免太高的过热温度和过长的保温时间,回炉料也不宜多次反复使用,这些因素都会导致铸铁的过冷度增大,使组织中碳化物含量增多。

如果生产中铸件产生气孔的问题严重,应考虑采用吹氩除气工艺。

4.2 球化处理奥氏体球墨铸铁应采用不含稀士的球化剂。

在相同的条件下进行球化处理,奥氏体球墨铸铁中镁的收得率可能比一般球墨铸铁高20%~30%,而且在此后转运和浇注过程中镁的衰减也较慢。

为改善组织中的石墨形态并提高拉伸试验时试样的伸长率,奥氏体球墨铸铁中的残留镁量应略高于一般球墨铸铁,有时可高达0.10%。

当然,残留镁量高于0.06%时,铸件中易于出现渣孔。

如果采用较低的浇注温度,而且孕育处理得当,也可以在残留镁较低(0.04%~0.05%)的情况下得到良好的石墨组织。

4.3 孕育处理奥氏体球墨铸铁孕育处理后,孕育效果的衰退比一般球墨铸铁快。

因此,应注意做好孕育处理并安排好孕育后的转运和浇注作业。

特别是含铬的奥氏体球墨铸铁,孕育不好,铸件很容易产生缩孔、缩松缺陷,而且加工性能也会恶化。

为得到良好的孕育效果,要注意以下几点:在熔炼的后期加入铬铁;最后加入锰铁和硅铁;炉前孕育处理用75%的硅铁细粒,加入的硅量约为0.5%;浇注时用硅锶孕育剂进行随流孕育,加入量为0.2%左右,孕育剂的粒度为20~40目,切忌用200目以下的细粉。

4.4浇注铁液中加入大量的镍,会使液相线温度提高。

因此,奥氏体球墨铸铁的浇注温度要比一般球墨铸铁高。

要留意残留镁量、浇注温度和浇注速率三者之间的关系。

残留镁量高时,宜采用较高的浇注温度和较高的浇注速率。

如残留镁量较高而浇注温度较低,则铸件中易形成浮渣缺陷。

以提高浇注温度来防止浮渣缺陷,可能导致收缩缺陷。

5 铸件冒口的设置奥氏体球墨铸铁中的镍含量高,会使碳在奥氏体中的固溶度降低。

因此,虽然奥氏体球墨铸铁中的碳含量较低,但在凝固过程中析出的石墨量与一般球墨铸铁凝固过程中析出的石墨量却相差不多。

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