灰铸铁应用与发展的一些动向(1)

灰铸铁由于具有多种优越的性能,是目前用量最大的铸造合金。以汽车行业为例,从2010年开始,灰铸铁缸体、缸盖的用量逐渐增长。采用预处理工艺可以改善石墨结晶析出的生核条件,使铸铁的共晶转变温度提高,减轻过冷度,增加共晶团数量,减小铸铁力学性能参数值的波动范围,改善铸件的加工性能。灰铸铁中初生奥氏体枝晶是影响力学性能的重要因素,控制初生奥氏体增强灰铸铁的作用不亚于片状石墨的形态。详细叙述了S和Mn在灰铸铁中的作用及其发展,最后介绍了高Mn铸铁的研究和应用发展情况。     

灰铸铁应用与发展的一些动向(3)

灰铸铁由于具有多种优越的性能,是目前用量最大的铸造合金。以汽车行业为例,从2010年开始,灰铸铁缸体、缸盖的用量逐渐增长。采用预处理工艺可以改善石墨结晶析出的生核条件,使铸铁的共晶转变温度提高,减轻过冷度,增加共晶团数量,减小铸铁力学性能参数值的波动范围,改善铸件的加工性能。灰铸铁中初生奥氏体枝晶是影响力学性能的重要因素,控制初生奥氏体增强灰铸铁的作用不亚于片状石墨的形态。详细叙述了S和Mn在灰铸铁中的作用及其发展,最后介绍了高Mn铸铁的研究和应用发展情况。     

灰铸铁应用与发展的一些动向(2)

灰铸铁由于具有多种优越的性能,是目前用量最大的铸造合金。以汽车行业为例,从2010年开始,灰铸铁缸体、缸盖的用量逐渐增长。采用预处理工艺可以改善石墨结晶析出的生核条件,使铸铁的共晶转变温度提高,减轻过冷度,增加共晶团数量,减小铸铁力学性能参数值的波动范围,改善铸件的加工性能。灰铸铁中初生奥氏体枝晶是影响力学性能的重要因素,控制初生奥氏体增强灰铸铁的作用不亚于片状石墨的形态。详细叙述了S和Mn在灰铸铁中的作用及其发展,最后介绍了高Mn铸铁的研究和应用发展情况。     

过共晶球墨铸铁中石墨球周围奥氏体壳的形成机制

有用着色腐蚀技术，可清晰地显示出过共晶球墨铸铁中的高温凝固组织，观察分析了石墨球周围奥氏体壳（奥氏体壳是奥氏体枝晶的一部分）的形成机制。结果表明，初生枝晶和晕圈枝晶交替生长，促成石墨球周围奥氏体壳的形成；奥氏体以石墨生长面（0001）为衬底形核、生长，在初生石墨球周围形成环状封闭奥氏体壳；共晶前期石墨球在枝晶臂间或框架中形核、生长、尔后为枝晶高次臂所包围，形成封闭或不封闭的框架奥氏体壳。共晶后期石墨球不形成奥氏体壳。     

灰铸铁组织综合作用的探讨

文章通过试验和借鉴文献资料,分析了灰铸铁中初生奥氏体枝晶、共晶团、石墨、碳当量和抗拉强度之间的关系。研究表明,CE(碳当量)能明显影响初生A(奥氏体)枝晶。对于未孕育铸铁,初生A量和一次轴长度、共晶团数在一定范围内都与抗拉强度有较明显的递增关系,但A量过高和一次轴过长时,强度反而降低。对于孕育铸铁,则需考虑初生A、石墨和共晶团的综合影响。本文将灰铁中初生A枝晶骨架的立体形貌分为两类:树枝型骨架和骨胳型骨架。认为CE和孕育处理对枝晶骨架的结构、形态和数量影响较大。     

过共晶球铁凝固过程中奥氏体的生长方式与形貌特征

采用着色腐蚀技术显示出过共晶球铁中的高温凝固组织，观察分析过共晶球铁凝固过程中奥氏体的生长方式与形持征。结果表明：在非平衡凝固条件下，过共晶球铁凝固时通常会析出初生枝晶和晕圈枝晶，其形成条件主要与冷却速率和熔体的过冷有关。随铸件模数Mc增大，枝晶数量减少，二次臂间距显著增大，形态趋于不发达，由初生枝晶向晕圈枝晶过渡。当Mc≤0.3cm时，二次臂间距的实测值与理论预测值基本吻合。初生石墨球周围往往形成环状封闭奥氏体壳；共晶前期石墨球周围形成封闭或不封闭的框架奥氏体壳；共晶后期石墨球往往被周边生长着的共晶奥氏体所包覆，最终成为共晶奥氏体的一部分。     

宽厚比与模数对球墨铸铁件冒口有效补缩距离的影响

采用杆形件与板形件研究了宽厚比与模数对过共晶球墨铸铁件冒口有效补缩距离的影响。用着色腐蚀金相法显示了过共晶球铁中的奥氏体枝晶组织,观察了其形貌特征,以此分析了有效补缩距离与奥氏体枝晶组织的关系。结果表明,随铸件宽厚比的增大,过共晶球铁件冒口有效补缩距离减小,枝晶数量增多;随铸件模数的增加,有效补缩距离增大,枝晶数量减少,形态趋于不发达,由初生枝晶向晕圈枝晶过渡。凝固过程中形成的奥氏体枝晶的数量与形状的差异是造成球铁件冒口有效补缩距离大小不同的主要原因。     

半固态灰铸铁球状初晶的形成

用控制铸造法获得了亚共晶半固态灰铸铁球状组织.用液淬法研究了无任何搅拌和其他处理条件下的球晶形成过程.结果表明,球状初生奥氏体自熔体中直接析出,并以球晶生长,而非由枝晶演化或枝晶破碎而来.这一特点与灰铸铁熔体进入铸型前过热大量散出带来的整体过冷、固相间熔体成分的均匀性和已凝固体的界面稳定性有关.     

铸铁中初生树枝晶形态对石墨组织的影响

通过改变初生相凝固期间的冷却速度,或保持时间,或改变铸铁中的含硫量,改变亚共晶灰铸铁中的初生树枝晶形态。然后在随后的共晶凝固中,铸铁总以同样的冷却速度冷却。据此,对初生树枝晶形态的变化和石墨组织之间的关系进行了研究。在含有较细的初生树枝晶的铸铁熔液中,石墨可生长得较好。这个结论亦可从下列事实得到证实,在含有较细的初生树枝晶的铸铁液中,共晶团数将增加,同时共晶凝固的开始温度亦会升高。     

有关感应电炉熔炼铸铁的2个问题

介绍了生产中经常面对的2个问题:S和O在铸铁中的作用以及w(Mn)量的控制。从铸铁的结晶、凝固和石墨生核所依附的异质晶核、灰铸铁中石墨的晶核、球墨铸铁中石墨的晶核以及球墨铸铁中石墨的生核条件等方面,说明了S和O在铸铁中的作用及控制。通过对比灰铸铁中的Mn和球墨铸铁中的Mn的作用,给出了不同球墨铸铁件中w(Mn)量的控制范围及注意事项。最后指出:铸造工艺人员应正确认识S、O及Mn存在的利弊,根据工厂及铸件的实际情况对其进行控制。     

倾斜板角度对亚共晶高铬铸铁半固态组织的影响

采用倾斜板冷却体法对亚共晶高铬铸铁进行半固态成形,研究了倾斜板角度对亚共晶高铬铸铁半固态组织的影响规律。结果表明:倾斜板角度过大或过小都将使得组织中的初生奥氏体较粗大、圆整度较小。当倾斜板角度较小时,金属液的流速相对较慢,枝晶与枝晶和枝晶与金属液间的冲刷、碰撞、剪切作用较小,晶粒易于长大,导致枝晶状初生奥氏体比较多。当倾斜板角度较大时,金属液流速相对较快,金属液在倾斜板上流动的时间相对较短,枝晶间以及枝晶与金属液间的冲刷、碰撞、剪切作用时间相对较短,导致枝晶状初生奥氏体也比较多。当倾斜板角度为45°时,制备的亚共晶高铬铸铁初生奥氏体的尺寸最小,圆整度最高。     

过共晶球铁中奥氏体枝晶形貌分析

采用着色腐蚀金相显示球铁中奥氏体枝晶，借助扫描电镜观察球铁缩松区形貌，研究了过共晶球铁中奥氏体枝晶形貌特征、分类及形成条件。结果表明，过共晶球铁中奥氏体枝晶具有典型三维空间结构，可分两种类型，即初生枝晶和晕圈枝晶。过冷度是影响枝晶析出的显著性因素，铸件模数ＭＣ增加，枝晶数量减少，形态趋于不发达，由初生枝晶向晕圈枝晶过渡。     

图外铸造文摘

90401 亚共晶铸铁的初奥氏体形状与强度的关系(日)/米田博幸/铸锻造热处理 1,1990 15—22 作者长期研究亚共晶铸铁的初晶奥氏体枝晶的形状与强度的关系,在成分、石墨的形状、数量以及基体组织一定的前提下,调整冷却速度,从而改变初生晶的形状。进而定量地研究初生枝晶形状、数量与机械性能的关系,结果表明:(1)随着初生枝晶的两次臂的间隔的减小,抗拉强度增加,而这种倾向随碳当量的增加而减少。当碳当量达4.0时,这种倾向几乎     

灰铸铁的石墨分布形状及其控制

介绍了灰铸铁中石墨分布形状的分类,强调2点:(1)C型和F型石墨都属初生石墨,石墨是在过共晶成分下从铁液中析出的;(2)A、B、D、E各型石墨存在于亚共晶铸铁中,它们是在共晶过程中产生的共晶石墨。指出:A型石墨分布均匀无方向性,具有A型石墨的铸铁,其性能均匀性和稳定性好,铸铁的强度利用率高。因此,A型石墨是高强度灰铸铁追求的目标。最后介绍了获得A型石墨的几个方法:(1)控制CE;(2)采用低合金化和适当提高Si/C比;(3)加强孕育处理;(4)合理选择炉料;(5)其它,如内浇道分散、铁流末端设溢流冒口、打箱不要过早,等。     

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。     

无孕育蠕墨铸铁壁厚敏感性研究

采用低镧镁硅铁蠕化剂制备蠕铁铁液,探索了铸件壁厚对合金蠕化率、蠕墨和共晶团形态及基体组织的影响规律。结果表明,在无孕育工艺条件下,蠕墨铸铁的凝固组织由奥氏体枝晶、形态不规则的蠕墨/奥氏体共晶团和少量球墨/奥氏体共晶团组成,铸态组织由铁素体、珠光体和蠕虫状石墨及少量球状石墨组成。随着铸件壁厚的增大,蠕墨铸铁的蠕化率、蠕墨形态参数、蠕墨/奥氏体共晶团尺寸趋于增大,共晶团形貌团球化,而枝晶数量和珠光体数量显著减少。当铸件模数一定时,铸件边缘处的蠕化率、蠕墨形态参数和共晶团尺寸均低于心部,但枝晶析出数量高于心部。对于蠕化率较高的合金,当模数MS≥0.75 cm时,蠕化率对壁厚的变化不甚敏感,反之,敏感性较强;而对于蠕化率较低的合金,敏感性转变模数由0.75 cm降为0.5 cm。此外,无论合金蠕化率高低,其基体组织中的珠光体数量对壁厚变化均十分敏感,尤其是当铸件模数MS0.5 cm时,珠光体数量随铸件模数的增大显著减少。     

浇注温度对半固态亚共晶高铬铸铁初生奥氏体的影响

利用倾斜板冷却体法制备了亚共晶高铬铸铁半固态浆料,并且研究了不同浇注温度对半固态亚共晶高铬铸铁初生奥氏体的影响。结果表明,浇注温度低时,合金熔液获得的过冷大,初生奥氏体大量形核,颗粒细小、圆整;随着浇注温度的升高,合金获得的过冷减小,初生奥氏体形核率降低,液相原子扩散能力提高,长大机率增加,初生奥氏体明显长大,且朝枝晶状生长,颗粒尺寸变大、圆整度差、枝晶发达;当浇注温度进一步升高时,液相原子扩散能力再次加强,使得初生奥氏体周围液相的溶质浓度均匀,颗粒生长没有明显的方向性,初生奥氏体颗粒粗大、圆整。     

D型石墨合金灰铸铁中初生奥氏体枝晶组织的SEM观察

采用光学显微镜和扫描电子显微镜分析了Cu—Cr系合金铸铁凸轮轴中的初生奥氏体枝晶的形貌特征和显微组织。研究发现，该奥氏体枝晶由片间距为约100nm的层片珠光体（屈氏体）组成。作者认为，屈氏体枝晶是D型石墨合金灰铸铁凸轮轴具有较高强度的原因。     

铁液中加废钢对灰铸铁组织和强度的影响

研究表明，在高碳当量铁液中加废钢，可以明显提高灰铸铁基体中Ｄ型石墨及初生奥氏体数量，降低最低共晶转变温度，减小石墨尺寸。可获得高碳当量、高强度灰铸铁，从而提高铸铁的机械性能。通过对拖拉机飞轮铸件进行生产验证，本体机械性能由σｂ２００ＭＰａ提高到σｂ２１８ＭＰａ，大大降低了生产成本。     

衰退对蠕墨铸铁热分析曲线特征的影响

应用热分析技术对比了蠕墨铸铁、灰铸铁和球墨铸铁的热分析曲线特征,研究了蠕化、孕育作用衰退时间对蠕化率及热分析曲线的影响规律。试验表明,蠕墨铸铁热分析曲线最大共晶过冷温度与球墨铸铁相当,再辉现象明显;随着衰退时间延长,奥氏体初生温度呈上升趋势,蠕墨铸铁共晶最低温度下降,再辉温度逐渐升高;当转变为灰铸铁后共晶最低温度突然上升,再辉温度降低。