灰口鑄鐵再利用白口化趨勢控制

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灰口鑄鐵再利用白口化趨勢控制

廢棄的鑄鐵類零件是鑄造廠的主要加工原料，鑄鐵冶煉過程中白口化趨勢直接影響最終產品的微觀結構和性能，白口化趨勢是指從石墨向滲碳體過渡的過程。鑄鐵白口化趨勢高，傾向于純白口化或雜色白口化將導致鑄鐵的硬度增加、機械加工性能下降；然而低白口化趨勢對鑄鐵結構有益，能夠提高鑄鐵的抗壓強度、抗疲勞強度和耐磨性。由于原材料的成分和大小也會影響白口化趨勢，因此為得到特定結構的鑄鐵，要研究熔爐和原材料，同時進行特定的冶金過程控制，以得到期望的微觀結構鑄鐵。

在灰鑄鐵重熔回收過程中，如果白口化趨勢控制得不好，則會產生大量的白口鑄鐵。為了避免產生白口鑄鐵，許多鑄造廠的熔爐類型、可用鑄造添加劑等受到限制。研究通過使用柴油加熱回轉爐和FeSi合金改變鑄鐵結構，利用廢棄的汽車發動機缸體再生產灰口鑄鐵。在熔融金屬中加入不同比例的FeSi合金，測試W型樣品兩種不同楔形塊的邊緣冷卻情況，冷卻模量分別為0.45cm和0.54cm，碳當量的測試在亞共晶范圍內進行。把廢棄的汽車發動機缸體在容量為60kg的柴油加熱回轉爐內融化，同時在熔爐內加入2kg石墨電極作為滲碳劑以補償熔煉過程由于加入石灰石除熔渣而造成的碳損失。試驗時，熔爐溫度加熱到1485℃并保持10min，然后加入預熱溫度為1470℃的鋼包，在金屬流內加入質量分數分別為1%、1.5%和2%的FeSi合金。待冷卻至室溫后，從模具中取出鑄件并仔細檢查楔形樣品的編碼，確保樣品沒有自由型內表面和殘渣。利用光譜分析法獲得不同條件下樣品的微觀結構并進行分析：在0.54cm楔形樣品里加入2.0%（質量分數）FeSi合金后，0.54cm的純白口化趨勢從19.6%降為0，同時其非純白口化趨勢從33.71%降為9.59%。加入類似質量比的FeSi合金后鑄造組織中的碳處于自由相位，這也說明鑄鐵中的石墨片均勻地分布在鐵矩陣里。在冷卻模量低于0.45cm情況下，也能夠獲得純白口化趨勢為0的鑄鐵產品。硬度測試結果表明，加入FeSi合金后會降低鑄鐵的硬度，在加入2%（質量分數）FeSi合金時鑄鐵硬度降低的最明顯。

刊名：Materials Research（英）

刊期：2013年第16期

作者：Saliu Ojo Seidu et al

編譯：于立嬌