高強(qiáng)度灰鑄鐵(HT300)研究

摘要:雖然人類掌握灰鑄鐵的熔煉技術(shù)已有好幾千年的歷史，但是在如何提高其強(qiáng)度和力學(xué)性能方面，我們?nèi)匀挥泻芏喙ぷ饕觥Ｔ谔綄て髽I(yè)在有效控制產(chǎn)品成本的前提下，穩(wěn)定高效的生產(chǎn)高強(qiáng)度、高使用性能的灰鑄鐵的方法，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)適應(yīng)力，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞:高強(qiáng)度灰鑄鐵;鑄造;熔煉工藝

中圖分類號(hào):TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1672-3198(2010)13-0369-01

0 前言

隨著公司市場(chǎng)開發(fā)拓展，越來越多的高技術(shù)質(zhì)量要求的鑄造產(chǎn)品納入公司的生產(chǎn)序列。在有效控制生產(chǎn)成木的前提下，如何穩(wěn)定高效的獲得高強(qiáng)度灰鑄鐵，滿足顧客的定貨要求，是我們一個(gè)研究課題，本文敘述了在電爐熔煉的條件下，高強(qiáng)度(HT300)灰鑄鐵的生產(chǎn)技術(shù)。

1 目標(biāo)

在盡量保持原有的熔煉工藝基礎(chǔ)上，通過綜合運(yùn)用現(xiàn)有的熔煉技術(shù)，達(dá)到細(xì)化灰鑄鐵中的石墨，適當(dāng)增加灰鑄鐵中珠光體含量，形成碳化物以提高灰鑄鐵的機(jī)械性能，使其抗拉強(qiáng)度達(dá)到300N/mm2，并將三角試片白口寬度控制在4mm以下，防止“白口”現(xiàn)象的發(fā)生，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 面臨的問題

我們廠生產(chǎn)的灰鑄鐵件主要牌號(hào)足HT200和HT250，無法生產(chǎn)抗拉強(qiáng)度達(dá)300N/mm2到合格的HT300產(chǎn)品。主要原因是鑄件內(nèi)部珠光體含量少，石墨多數(shù)成片狀，從而分割基休，在石墨尖角處且易造成應(yīng)力集中，形成了許多微小裂紋，使灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性遠(yuǎn)低于鋼，因此降低了鑄件的機(jī)械性能。

3 分析

影響材料性能的因數(shù)有:

3.1 碳當(dāng)量對(duì)材料性能的影響?yīng)?/p>

決定灰鑄鐵性能的主要因素為石墨形態(tài)和金屬基體的性能。當(dāng)碳當(dāng)量(CE=C+1/3Si)較高時(shí)，石墨的數(shù)量增加，在孕育條件不好或有微量有害元素時(shí)，形成大量片狀石墨。這樣的石翠會(huì)大大降低灰鑄鐵的強(qiáng)度。在材料中珠光體具有好的強(qiáng)度、硬度，而鐵素體則質(zhì)底較軟而且強(qiáng)度較低。當(dāng)隨著C、Si的量提高，會(huì)使珠光體量減少，鐵素體量增加。因此，碳當(dāng)量的提高將在石墨形狀和基體組織兩方面影響鑄鐵鑄件的抗拉強(qiáng)度和鑄件實(shí)體的硬度。在熔煉過程控制小，碳當(dāng)量的控制是解決材料性能的一個(gè)很重要的因素。

3.2 合金元素對(duì)材料性能的影響?yīng)?/p>

在灰鑄鐵中的合金元素主要是指Mn、Cr、Cu、Sn、Mo等促進(jìn)珠光體生成元素，這些元素含量會(huì)直接影響珠光體的含量，同時(shí)由于合金元素的加入，在一定程度上細(xì)化了石墨，使基體中鐵索體的量減少甚至消失，珠光體則一定的程度上得到細(xì)化，使鑄鐵有較高的強(qiáng)度性能。在熔煉過程控制中，對(duì)合金的控制同樣是重要的手段。但人為過多添加合金元素，對(duì)成本的控制有較大的負(fù)面影響。

3.3 微量元素對(duì)材料性能的影響?yīng)?/p>

以往我們?cè)谌蹮掃^程中只注意常規(guī)五大元素對(duì)鑄鐵材質(zhì)的影響，而忽略其它一些微量元素的作用。眾多微量元素對(duì)石墨形態(tài)的影響往往是無法預(yù)測(cè)的，從而導(dǎo)致形成的珠光體量的不確定，最終影響灰鑄鐵性能的。所以在配料過程中應(yīng)考慮微量元素的影響。

4 解決方法

對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中影響低灰鑄鐵強(qiáng)度一些主要問題，進(jìn)行因果分析。并根據(jù)反復(fù)測(cè)試，對(duì)原材料、操作、方法等方面實(shí)行整改措施。具體操作落實(shí)到工作人員、檢查人員，以保證解決方案的順利實(shí)施。

4.1 嚴(yán)格管理原材料

為了確保投入原料內(nèi)各種元素含量的穩(wěn)定性，對(duì)原材料的采購進(jìn)行定點(diǎn)訂購，從而達(dá)到穩(wěn)定熔煉配料，同時(shí)認(rèn)真做好原材料進(jìn)廠時(shí)的成分化驗(yàn)檢驗(yàn)工作，避免由于原材料變化引灰鑄鐵性能變化而發(fā)生不良品產(chǎn)生的情況。

4.2 確定最佳的配料方案

通過計(jì)算，確保各原料最佳的加入比例:廢鋼25%;新生鐵30%;回爐鐵20%;留用鐵水為25%，使原鐵水的化學(xué)成保持相對(duì)穩(wěn)定。

4.3 強(qiáng)化熔煉工藝，規(guī)范投料順序

嚴(yán)格按照規(guī)程順序操作:留用鐵水——廢鋼——熔劑——新生鐵——回爐鐵——硅錳鐵——除渣——增碳劑——合金——陳渣。

4.4 爐前控制

對(duì)每爐鐵水試樣做好及時(shí)地光譜分析，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整原料和輔料的投放量，保證鐵水成分的穩(wěn)定:同時(shí)做好濕型三角試片檢測(cè)，保證原鐵水白口寬度一般控制在4毫米以下。

4.5 嚴(yán)格控制過程溫度

在實(shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，出鐵水最佳溫度應(yīng)控制在1500℃-1520℃之間，澆鑄溫度應(yīng)控制在1470℃-1490℃之間。

4.6 確定合理的合金加入量

經(jīng)過多次反復(fù)調(diào)整，最終確定合金:(銅)按0.9%加入:氮化鉻與孕育劑(鍶硅)按0.3%:0.6%加入，鐵水的含碳量控制在C=3.30(%)-3.35(%)之間，含硅量控制在Si-1.70(%)-1.90(%)之間，此時(shí)鑄件的抗拉強(qiáng)度仍可達(dá)到320N/mm2以上，同時(shí)鐵水的流動(dòng)性好，鑄件的各項(xiàng)性能指標(biāo)都表現(xiàn)良好。

5 實(shí)施效果

通過調(diào)整合金加入量，不僅叫可以在鐵水共析轉(zhuǎn)變時(shí)顯著地穩(wěn)定和部分細(xì)化珠光體，而且能促進(jìn)碳化物形成，減少片狀石墨對(duì)基體的切割作用，同時(shí)適當(dāng)增加共晶團(tuán)數(shù)和促進(jìn)細(xì)片珠光體的形成，有效的提高了灰鑄鐵的強(qiáng)度。