冲天炉熔炼灰铸铁液压件含硫量的控制

分析了冲天炉熔炼灰铸铁硫的主要来源及硫对铸铁石墨形态、基体组织和力学性能的影响.每批金属炉料加入电石2%,可脱硫25%左右;以CaO代替CaCO3做熔剂可脱硫20%～30%.浇包内加入0.3%～0.5%的苏打可脱硫30%～50%,加入0.7%～0.9%的石灰氮脱硫剂,可脱硫35%.将铁液中的含硫量控制在0.04%～0.10%之间,灰铸铁可获得良好的石墨形态和基体组织,满足了液压用灰铸铁件的组织和性能要求.     

Ti对灰铸铁件性能的影响

介绍了不同Ti量对中低CE灰铸铁件组织、力学性能和致密性影响的研究方法。试验结果表明:(1)一定量的Ti增加了铁液的过冷倾向,促进了灰铸铁件D型石墨的形成,湿型砂造型的D型石墨明显多于干型砂。(2)随着铁液中w(Ti)量的增加,中低CE灰铸铁件中D型石墨也不断增加。当D型石墨达到较高比例时,铸件中的厚大热节也大量出现D型石墨,CE较高的铸件力学性能增加;当CE降为3.66%,随着w(Ti)量增加,强度下降幅度较大。(3)随着w(Ti)量的增加,灰铸铁件的致密性下降,缩松几率明显增加。w(Ti)0.17%、w(Al)0.023%时,灰铸件缩松几率为70%。     

微量铅对灰铸铁组织与性能的影响

铸造企业为了降低生产成本,常使用廉价的废钢原料,其中常含有微量的铅,导致成品铸件的合格率下降。使用高频无芯感应电炉熔炼制备不同铅含量的灰铸铁试样,利用金相显微镜观察分析灰铸铁试样的石墨形态与基体组织,使用洛氏硬度计测量灰铸铁的硬度,探究了铅含量对灰铸铁组织和力学性能的影响。结果表明:随铅含量增加,片状无方向性均匀分布的A型石墨逐渐减少,过冷石墨增加。当Pb含量低于0.018%时,铸件硬度增加;但当Pb含量高于0.018%时,硬度显著下降。     

锰硫比对高碳当量灰铸铁组织和力学性能的影响

通过调整高碳当量灰铸铁中锰和硫含量,研究了锰硫比对其组织和力学性能的影响。结果表明,在本试验研究范围内,不同Mn/S高碳当量灰铸铁的微观组织均由A型石墨、珠光体和少量碳化物组成。随Mn含量的增加,石墨细化,珠光体片间距减小。Mn/S=14.7时,比例适中,A型石墨整体大小均匀。随着Mn/S增加,细小石墨增多,布氏硬度增大,抗拉强度先减小后增大。     

S和N对高强度灰铸铁石墨影响的试验研究

采用全废钢增碳熔炼工艺,研究了S质量分数的变化对不同壁厚石墨的影响,以及N质量分数的变化对石墨的影响。结果表明,在不同壁厚范围内,硫的质量分数在0.08%~0.12%范围内,A型石墨≥90%;当硫的质量分数0.08%时,石墨核心较少,薄壁处(4 mm~9 mm)容易产生D型、E型过冷石墨,而当硫的质量分数≥0.08%时,石墨核心增多,抑制过冷石墨生长,细化A型石墨;N使A型石墨弯曲程度增加,端部钝化,使石墨片长度缩短,且N质量分数在0.009%~0.022%范围内,随着N的质量分数增加,石墨弯曲程度呈增加趋势;在S的质量分数不变(0.11%),含N比不含N灰铸铁石墨的弯曲程度大,石墨尺寸小,单位面积内石墨数量多。     

硅铁和稀土复合孕育对高碳灰铁组织与性能的影响

以高碳灰铸铁为研究对象,研究硅铁和稀土的复合孕育对其组织与力学性能的影响。实验结果表明:在硅铁加入量不变的情况下,随着稀土加入量的增加,片状石墨形貌发生变化甚至出现球化现象;当稀土加入量为1.2%时,石墨开始蠕化,基体中开始出现莱氏体和珠光体;当稀土加入量为1.4%时,石墨开始球化,基体中珠光体含量减少、莱氏体数量增多;当稀土加入量达到2.0%时,球化率继续升高,基体中大量出现莱氏体;随着稀土加入量的增加,所得的高碳灰铸铁的力学性能呈增加的趋势,当稀土加入量超过1.0%时,其力学性能增加明显,抗拉强度超过450 MPa。     

孕育方法对消失模铸造灰铸铁组织性能的影响

针对消失模铸造灰铸铁过程中石墨形态及力学性能不稳定的问题,通过在生产条件下附铸阶梯试样及试棒的方法,研究了不同孕育处理方法对消失模铸造灰铸铁组织和性能的影响。结果表明,浇注过程中进行瞬时孕育并控制孕育量在一个适宜的范围内,可明显改善石墨形态和基体组织,同时力学性能得到提高。瞬时孕育量为0.25%时,可基本消除灰铸铁过冷石墨,同时细化基体,抗拉强度较炉前孕育试样提高15 MPa。     

铸件壁厚对不同硅含量灰铸铁组织和力学性能的影响

用阶梯试样研究了铸件壁厚对不同硅含量灰铸铁组织和力学性能的影响。结果表明,在本试验研究范围内,w_(Si)=1.25的灰铸铁内石墨数量比w_(Si)=2.27的灰铸铁的少。随着铸件厚度的增加,前者过冷石墨减少,基体组织按大量莱氏体+少量珠光体→珠光体+少量碳化物→单一珠光体的规律演变,同时伴随着硬度的减小,而后者由于Si含量较多,促进了合金元素的偏析,过冷石墨反而增多,硬度增大,基体组织均为珠光体+少量铁素体。前者抗拉强度和不同厚度断面的布氏硬度均比后者相应值高。     

高温下灰铸铁微观组织的演变及其对抗拉强度的影响

灰铸铁刹车毂在行车过程中因连续刹车导致温度快速升高而过早失效。采用高温拉伸试验机和室温拉伸试验机分别对灰铸铁试样进行室温和高温拉伸试验,利用光学显微镜和扫描电镜观察不同温度拉伸后试样的微观组织,研究了灰铸铁的微观组织演变规律及其对高温抗拉强度的影响。结果表明:当拉伸试验温度从室温升高到200℃时,石墨形态变化不大,珠光体片层间距增大,抗拉强度下降幅度不大;当温度升高到500和700℃时,石墨片有粗化的倾向,石墨团聚数量增加,珠光体片层间距明显增大,同时部分渗碳体片发生断裂、溶解,转变成细粒状结构。高温下灰铸铁微观组织的变化导致其抗拉强度明显下降,800℃时的抗拉强度仅为室温下的17.2%。     

硫对灰铸铁组织和性能的影响

在电炉熔炼条件下,采取往铁液中加入FeS增硫的方法,研究和探讨了硫对灰铸铁组织和性能的影响.试验结果表明:硫从0.020%上升到0.061%,灰铸铁强度可提高50MPa以上,硬度值可提高20个HB,灰铸铁白口倾向减小,A型石墨增多,断面均匀性得到改善,进一步提高硫到0.101%时,上述指标值变化不大.此外,用电子探针对灰铸铁组织进行的微区分析发现,石墨内部有大量的Si、Ba、S和Mn等元素的富集,据此可以认为,上述元素的硫化物在灰铸铁凝固过程中起着石墨形核的基底作用.     

锰和硫元素对灰铁铸件性能的影响

为提高灰铸铁材质的性能,通过正交试验分析了W（Mn）、W（s）对材料抗拉强度和硬度的影响,发现低硫、低锰有利于改善铸件性能,并在随后的生产试验中证实了正交试验的结果。提出在柴油机缸体、缸盖生产过程中,为了获得稳定的高强度灰铁材质,建议w（Mn）控制在0．3％～0．5％、W（s）控制在0．04％～0．07％范围内。     

Different thermal fatigue behaviors between gray cast iron and vermicular graphite cast iron

The initiation and propagation of thermal fatigue cracks in gray cast iron and vemicular graphite cast iron were investigated by Uddeholm method to reveal the complex thermal fatigue behaviors of cast iron. Differences of thermal fatigue behaviors of gray cast iron and vemicular graphite cast iron were observed and analyzed. It is found that the observed differences are related to the combination of graphite morphology and the oxidization of matrix. More oxidized matrix is observed in gray cast iron due to its large specific surface area. The brittle oxidized matrix facilitates the propagation of microcracks along the oxidization layer. By contrast, the radial microcracks are formed in vermicular graphite at the edge of graphite due to fewer oxidization layers. It indicates that the thermal fatigue resistance of gray cast iron is dominated by graphite content and morphology while that of vermicular graphite cast iron strongly relates to the strength of the matrix.

     

DISTRIBUTION OF SULFUR IN HIGH TEMPERATURE PHASES OF CAST IRON

The distribution of subversive element sulfur in high temperature phases during solidificationof cast iron was investigated by means of liquid quenching method and autoradiography.Theresults show that in grey cast iron,sulfur is concentrated in the liquid,flake graphite and in theperipherial area of D-type supercooled graphite eutectic cells,but less sulfur is in austenite.Besides,the content of sulfur in A-type graphite is higher than that in D-type graphite,andsulfur content in eutectic austenite is a little higher than that in primary austenite.While,innodular graphite cast iron less sulfur is in liquid and austenite,but more in nodular graphite.The blackness of the spots on the emulsion film corresponds to the atomic percentage ofradioactive substances located on the surface of the specimen.     

不同孕育剂处理的高强度灰铸铁加工性能研究

为研究不同孕育剂对灰铸铁切削加工性能的影响,制备了高强度HT350材质的试样.对比研究了孕育剂75SiFe、SrSi、BaSi、SiSr(80％)+75FeSi(20％)处理的高强度灰铸铁的力学性能和切削加工性能.结果表明,SiSr(80％)+75FeSi(20％)复合孕育处理的灰铸铁较单一孕育处理的灰铸铁石墨细小弯曲,基体组织均匀性好,具有较高的硬度以及较小的切削抗力,但其断面敏感性较大.单一孕育剂中75SiFe孕育处理的灰铸铁具有较高的抗拉强度、较小的硬度以及较低的断面敏感性.灰铸铁中A型石墨越细小,基体组织越均匀,灰铸铁的加工性能越好,说明显微组织的均匀性对灰铸铁的加工性能具有较大影响.     

硫在铸铁高温各相中的分布

采用液淬法配合自射线照相研究了反球化元素硫在铸铁凝固过程各高温相中的分布。结果表明:灰铸铁中,硫在液相及片墨中的浓度较高,在奥氏体中最低,在D型石墨共晶团的周边有富集。在球铁中,球墨中硫的浓度相对较高,液相及奥氏体中则较低。粗片墨(A型)中硫的浓度比细片墨(D型)中的高,共晶奥氏体中硫的浓度高于先共晶枝晶奥氏体。 自射线照相中乳胶的感光代表放射性物质的原子百分浓度。     

高强度D型石墨铸铁的研究进展

综述了灰铸铁中产生D型石墨的原因，D型石墨对灰铸铁性能的影响以及D型石墨灰铸铁的应用。国内外的研究表明：深过冷，在灰铸铁中加入提高过冷度的合金元素（钛，铝，锑，碲，稀土元素等）或者二者的结合都会促进生成D型石墨；D型石墨灰铸铁具有较高的强度，较好的抗氧化性，抗生长性，抗热疲劳性和耐磨性；D型石墨灰铸铁已经广泛用于生产玻璃模具，压缩机缸体，压缩机曲轴等铸件。笔者还介绍了采用钒钛生铁生产的D型石墨合金铸铁凸轮轴的性能特点及其应用情况。     

等离子喷涂灰铸铁涂层的研究进展

在汽车上使用轻质铝合金发动机可以有效减少燃油消耗和环境污染,但铝合金的耐磨损性能较差,从而造成发动机工作过程中气缸壁面容易磨损。利用表面改性技术对铝合金表面进行强化处理,可以满足其作为滑动部件在高载荷条件下的使用要求。灰铸铁较低的成本和其中石墨的自润滑作用,使其成为铝合金发动机气缸表面保护涂层材料的首选。等离子喷涂技术以其高效率和灵活性在表面强化领域受到广泛应用。因此,利用等离子喷涂制备灰铸铁涂层成为改善铝合金发动机气缸表面耐磨性的有效方法之一。但是,由于等离子喷涂过程中熔滴冷却速度极快,等离子喷涂很难得到含大量石墨组织的灰铸铁涂层。以调控灰铸铁涂层中的石墨含量为目的,总结了等离子喷涂灰铸铁涂层的研究现状,以及基体温度、颗粒尺寸、添加合金元素等对熔滴冷却速度的影响,并以此为基础,结合凝固理论分析了在涂层中保留灰铸铁粉末中的石墨组织的可行性,同时分析了在铸铁涂层中保留石墨所面临的主要问题,并提出了解决这些问题的主要措施。最后就在等离子喷涂灰铸铁涂层中保留石墨的研究方向进行了展望。     

Fuzzy neural network analysis on gray cast iron with high tensile strength and thermal conductivity

To develop a high performance gray cast iron with high tensile strength and thermal conductivity,multivariable analysis of microstructural effects on properties of gray cast iron was performed. The concerned parameters consisted of graphite content,maximum graphite length,primary dendrite percentage and microhardness of the matrix. Under the superposed influence of various parameters,the relationships between thermal conductivity and structural characteristics become irregular,as well as the effects of graphite length on the strength. An adaptive neuro-fuzzy inference system was built to link the parameters and properties. A sensitivity test was then performed to rank the relative impact of parameters. It was found that the dominant parameter for tensile strength is graphite content,while the most relative parameter for thermal conductivity is maximum graphite length. The most effective method to simultaneously improve the tensile and thermal conductivity of gray cast iron is to reduce the carbon equivalent and increase the length of graphite flakes.     

Effect of alloying elements W,Ti, Sn on microstructure and mechanical properties of gray iron 220

Experiments were carried out to observe the variation in microstructure and mechanical properties of gray cast iron by adding pearlite promoting alloying elements such as Ti, Sn and W. Results show that adding Sn, Ti, and W with different concentrations improve the microstructure, Brinell hardness and tensile strength of gray cast iron. With the increase of alloying element concentration, the average graphite length and graphite content increase linearly. At the same time, average cell size and the maximum graphite length also decrease linearly. Brinell hardness and tensile strength of gray cast iron also increase with an increase in alloying elements contents, and attain the maximum when Ti = 0.561%, Sn = 0.561% and W = 0.945%. However, at higher concentrations of Ti = 0.810%, Sn = 0.631% and W = 1.351%, the tensile strength decreases from 333 MPa to 297 MPa and the Brinell hardness decreases from 248 HB to 225 HB. The decrease in tensile strength and Brinell hardness at the higher concentration level is attributed to the formation of coarse and thick graphite flakes.