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球墨铸铁原料组分选择与低温应用工艺处理

日期：2024-07-20 17:52点击：次
其一、球墨铸铁原料组分选择 和灰铸铁相比，球墨铸铁具有高强度、高伸长率、高冲击值的优点；和碳素钢及合金钢相比，球墨铸铁具有较好的铸造、加工性能。因此，球墨铸铁件在各

其一、球墨铸铁原料组分选择

和灰铸铁相比，球墨铸铁具有高强度、高伸长率、高冲击值的优点；和碳素钢及合金钢相比，球墨铸铁具有较好的铸造、加工性能。因此，球墨铸铁件在各领域得到广泛应用。近年来，很多场合需要使用低温下具有高强度、高冲击值的耐低温球墨铸铁件。随着风力发电装置的需求量不断增加，耐低温性能球铁的需求量也大幅度提高。与普通球墨铸件相比，耐低温球墨铸铁件的生产，在成分的选择和生产工艺上具有其独特的要求。
1、采用质量好的原材料
(1)采用高纯球生铁。Si低于0.8%，Mn低于0.2%，P、S均低于0.03%。其余微量元素(包括Ti、As、Cr、Cu、Sn、Al、Zn、Pb等)总和不大于0.03%。而且各项成分合格稳定。
(2)采用炭素结构钢的边角余料，配以适当的增碳手段，运用电炉熔炼。要求使用的材料种类单一，杂质含量低。材料表面无锈蚀，如果有条件，废钢在使用前要除锈、烘干，熔炼中不可以加入潮湿的废钢等材料，防止铁液中H、O等气体含量超标。加入的废钢要考虑微量元素和合金元素的含量，其优点在于：①易于获得合格成分铁液；②减少杂质元素的晶间偏析；③减少微量元素含量，干扰球化，防止生成碳化物；④提高塑性-韧性性能。
2、化学成分的选择
控制关键元素的含量。尤其是Si，Mn、P、S的含量，每一种都不能超标。
C含量一般控制在3.1%~3.5%。虽有出现缩松、裂纹倾向，但可以通过低温浇注、依靠凝固中的自膨胀以及良好的孕育给以解决。同时，较低的C含量可以减少与之匹配的球化剂的加入量(球状石墨的晶核存在较多的球化元素反应产物)，从而降低产品中的RE含量，使产品的珠光体含量减少，脆性降低。
Si的含量一般控制在1.9%~2.5%。Si如果控制不当，将使塑性脆性转变温度显著提高，Si含量的控制是生产低温球铁的关键。超过2.5%时，Si的含量每增加0.1%，产品开始变脆温度提高10~15℃。如果主加原材料含Si量较低，在能够保证充分孕育情况下，适当降低Si的含量也是可行的。
P、S均属于杂质元素。它们以化合物的形式存在于晶界周围，使材料的强度值和冲击性能大为下降。S又与Mg发生化学反应，生成MgS熔点杂质。一方面使球化剂的加入量增加；另一方面，使球化效果减弱。实践证明，原铁液中二者的含量都控制在0.025%以下，产品的力学性能和球化效果均比较理想。
Mg和RE二者在产品中含量均不得超过0.03%，而且在保证良好的球化效果下越低越好。
其二、低温用球墨铸铁工艺处理
A、熔炼工艺及炉前处理
1、配料及熔炼
使用的是5t/h“倒大双”冲天炉。炉料配比是：生铁85%，废钢15%。为保证最后含硅低，故不用旧铁(旧铁含硅高)。铁液温度控制在1420~1470℃，以满足球化处理和浇注的要求。
2、球化处理工艺
球化处理工艺采取冲入法，出铁槽孕育。在3t球化处理包堤坝的一侧放置球化剂，上面覆盖0.4%孕育剂，然后再覆盖珍珠岩集渣剂、铁板，铁液冲向未放置球化剂的一侧，先加入2/3的铁液，待反应平稳后，再补加余下的1/3铁液。孕育处理在补加铁液时进行，孕育剂随出铁槽铁液加入，加入量为0.4%。处理后应在7min内浇完，以防出现衰退。
B、热处理工艺
球墨铸件铸态组织中存在着渗碳体及磷共晶，为保证基体中的铁素体含量，采用高温石墨化二段退火工艺。生产低温用铁素体球墨铸铁时，可用低稀土镁含量型球化剂进行球化处理。球化率应不低于三级，基体中铁素体含量应不低于95%。低温冲击韧性(αK)随着铁液含硅量(在控制范围内)的降低而增加。