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球铁铸件球化孕育处理同汽车工业应用

日期：2023-07-29 03:00点击：次
【一】、球铁球化孕育处理发展 薄壁球墨铸铁和厚壁球墨铸铁的球化方法和孕育处理工艺受到较大的重视。型内孕育由于孕育剂在型内进行，铸件凝固时间短，球化和孕育的效果好，是
　【一】、球铁球化孕育处理发展
　　薄壁球墨铸铁和厚壁球墨铸铁的球化方法和孕育处理工艺受到较大的重视。型内孕育由于孕育剂在型内进行，铸件凝固时间短，球化和孕育的效果好，是目前球墨铸铁球化和孕育处理的新发展。这种工艺是在浇注系统中设计孕育处理室，把孕育剂直接放入型内反应室或者放入冒口颈、横浇道或铸件内浇口的上游型腔内进行处理，在充型过程中完成孕育处理，具有良好的球化和孕育效果。进行型内孕育时要注意的问题有，所加的合金溶解，而且要从浇注开始直到终了都具有适当的浓度均匀性；不允许将未溶的剩余合金带入铸件内部，同时浇注系统要设计集渣装置，防止反应熔渣进入铸件。为了满足这两个方面的基本要求，首先从孕育剂的物理形状出发，合金的物理形状有：单一块状、松散粒状、密集粒状或根据需要而具有的形状；一般采用单一块状合金的孕育剂，其尺寸设计应能在浇注终了时，孕育剂反应。型内孕育处理工艺的优点为处理过程反应平稳、孕育剂吸收率高、孕育衰退倾向较小。
　　稀土硅与球化剂同时添加后，普通孕育与型内孕育方法可以分别获得铸态薄壁新型球墨铸铁件和Y型铸态球墨铸铁件。利用高纯生铁(3.9%C(质量分数，下同)、0.01%Si、0.05%Mn、0.01%P、0.006%S)、电解铁、Fei-Si、Fe-Mn、S-Fe及纯铜，用10kHz，20kW的高频电炉溶制最终目标组成为3.7%C(质量分数，下同)、2.5%Si、1.0%Mn、0.02%P、0.012%S及1%～2.5%Cu的球墨铸铁原铁水；铁水温度1773K时用Fe-Si-Mg-RE(5.Mg(质量分数，下同)、2.35%RE)球化剂浇包法球化处理，考虑原铁水S含量RE目标值为0.05%，不足的RE量用RE-Si补充(其中w(RE)=31.7%)，与球化剂同时加入。球化反应后用质量分数为0.4%的Fe-Si进行孕育处理，在1673K时浇入!10mm试样铸型，用!10mm铸件加工为!6mm标准拉伸试样，进行拉伸试验。结果表明：w(Cu)=2.5%的试样抗拉强度超过1200MPa、伸长率3%、硬度310HB。获得与奥贝球墨铸铁相匹敌的铸态新型、低硬度球墨铸铁。观察显微组织发现：其组织为无渗碳体析出的全珠光体基体上分布有球化良好的小球径石墨，而且珠光体很细化。分析认为：通过添加与原铁水中S量相对应的RE量，在铁水中形成充当石墨核心的硫化物，当石墨核心数增加到临界白口石墨球数以上时，石墨化作用了渗碳体形成的同时，使锰、铜加入量提高成为可能；二者分布在珠光体基体上，锰珠光体中渗碳体形成，而铜阻碍固溶于奥氏体中的碳原子向石墨球扩散从而形成细化的珠光体基体，可以铸态获得球墨铸铁。
　　【二】、球墨铸铁在汽车工业应用
　　球墨铸铁在汽车上，代表性产品主要是曲轴、凸轮轴、中后桥壳、各类支架、壳体等零件。目前，正向铸态珠光体基体球墨铸铁(QT700-2、QT800-2)与铸态铁素体球墨铸铁(QT400-18、QT400-15)发展。主要通过优化熔炼工艺，严控原铁液中的ω(S)、ω(P)量和微量元素含量，选取适宜的球化剂、孕育剂、合金元素及加入方式，严格随流孕育工艺等措施获得。
　　一汽铸造有限公司具备各种牌号球墨铸件的生产技术，近几年，为满足载重车中后桥壳的需要，了铸态QT600-5工艺；为满足轿车曲轴需要，了铸态QT800-2工艺；为满足轿车转向节的需要，了铸态QT400-18、QT400-15工艺，并在生产中获得应用。
　　蠕墨铸铁在汽车的排气管、大马力发动机缸盖等汽车铸件上获得了广泛应用冈。采用蠕墨铸铁制造中、大马力发动机缸盖，一方面可以通过设计减轻缸盖质量，另一方面也可以提高缸盖的使用性能，提高发动机的功率。目前，蠕墨铸铁在大马力发动机缸体上的应用日益增多，可以减薄壁厚，取消加强筋，减重可达25%左右。在福特、奥迪等公司的大马力发动机缸体材料都已采用蠕墨铸铁制造。
　　蠕墨铸铁应用主要受其生产过程难于稳定控制的限制。SinterCast公司是瑞典一家从事蠕墨铸铁技术研究与生产设备制造的股份制公司，其产品(SinterCast蠕铁生产控制系统)在世界3个大洲(美、欧、亚)均应用，向世界10个大的汽车制造厂中的8家提供蠕墨铸铁生产技术支持，每月约有2万个缸体或缸盖产品采用蠕墨铸铁制造。SinterCast公司宣称有以上的蠕墨铸铁产品是由其公司提供的控制系统进行生产的。
　　随着发动机性能的提高，排气管等一些铸件的耐热性要求越来越高，高硅钥球铁、中硅钥蠕铁、高镍球铁相续出现。一汽集团合资的道依茨发动机已批量应用高硅铂球铁排气管，一汽大众的部分增压发动机上已批量应用高镍球铁排气管，在一汽部分自主发动机中，这3类铸铁也已开始应用。