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球墨铸铁热处理工艺及原料组分选择
日期：2023-01-29 12:49点击：次
【一】、球墨铸铁热处理工艺 球墨铸铁(简称球铁)自上世纪四十年代问世并投入生产以来以其、减振和生产成本低廉等优点了迅猛的发展。迄今为止，球铁在汽车、机车车辆、
【一】、球墨铸铁热处理工艺
球墨铸铁(简称球铁)自上世纪四十年代问世并投入生产以来以其、减振和生产成本低廉等优点了迅猛的发展。迄今为止，球铁在汽车、机车车辆、机械机床及配件、铸铁管等生产中获得了广泛的应用。我国球铁在2006年的产量己增长为680多万吨，约占当年世界球铁总产量的31.6%，在铸铁件中所占的比重也由1997年的14.1%增至24一25%，仅球铁曲轴年产量就达到约20万吨，1000万根以上。球铁铸件除了产量大，种类多之外，目前厚大球铁件也在不断和生产。球铁依然是本世纪重要的工程结构材料之一。
随着现代装备向轻量化、节能、的方向发展，人们对球铁的强度和使用性能的要求也不断提高。因此，铸造和冶金工作者通常采用铸造合金化，抑或通过热处理工艺来达到提高球铁机械性能的目的。但是，前者因在球铁铸造过程中需添加昂贵的合金元素(如Ti、Cu等)，使球铁件的生产成本增加，这地削弱了球铁件廉价的市场优势；后者耗时、耗能的弊端使球铁生产失去了市场的竞争力。而且，球铁较合金钢韧性差，目前球铁手段对冲击韧性的提高非常有限。
金属塑性加工理论经上世纪四十年代发展成为一门单独的应用学科以来，涌现出大量的新设备和新工艺。它是金属材料在外力作用下成形的同时和提高其内部组织、性能，尤其是铸造组织的一种加工方法。通过金属在塑性状态下的体积转移，充分提高了制件的材料利用率，提高了制件的强度和工件的精度。而在高温塑性变形过程中，将金属的形变和相变结合在一起的热机处理过程不仅能提高材料的强度，金属微观组织，还可以提高生产效率，节省了不的能源消耗，典型的塑性加工工艺有连铸连轧、锻造余热淬火、控制轧制、超塑性成型等。
由于塑性变形不仅可以合理球铁中缩孔、缩松等收缩类铸造缺陷，提高球墨铸铁强度和综合使用性能，还可以减少甚至替代现有的一些合金化和热处理工艺，达到减低成本，增加生产效率，降低能源消耗的目的。因此，将塑性成形工艺应用在球铁材料上势在必行。通过塑性变形提高球铁的强度和冲击韧性，将限度地发挥球铁自身优良的、减震性以及低廉的生产成本等特点，也为球铁齿轮、轴承甚至曲轴类工件的应用开辟更广阔的空间。
但是，目前对球铁可塑性的研究非常匾乏，尤其是系统地分析球铁在高温下的塑性行为，以及变形对球铁微观组织变化的影响规律尚不多见。这严重影响了塑性加工工艺在球铁中的应用，也阻碍了球铁产业的进一步扩大发展。
【二】、球墨铸铁原料组分选择
和灰铸铁相比，球墨铸铁具有、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，球墨铸铁件在各广泛应用。近年来，很多场合需要使用低温下具有、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%，而且在良好的球化效果下越低越好。
