高强度合金灰铸铁件缩松形成原因与防止措施

介绍了高强度合金灰铸铁件的缩松缺陷情况,描述了铸件缩松的形貌特征,分析讨论了缩松的形成原因,并得出以下结论:(1)高强度合金灰铸铁件由于CE较低,含有较高的Cr、Mo、Ni元素,铁液在凝固过程中初生奥氏体枝晶发达,容易产生缩松;(2)高强度合金灰铸铁件缩松区域内部有发达的奥氏体枝晶末梢,内部无非金属夹杂物;(3)适当提高CE、降低浇注温度、增强孕育效果,可以减小缩松倾向,同时良好的孕育还可以促进A型石墨形成;(4)对浇注系统进行优化,增加横浇道截面积并采用横浇道压边工艺,加强顺序凝固,可以有效消除缩松缺陷。     

消除灰铁凸轮轴内浇口附近粗大石墨的措施

化学成分分析发现：凸轮轴w（Ti）量较低时,内浇口附近不但石墨较粗大,而且局部区域还有缩松,硬度为177~198 HB;而w（Ti）量较高时,内浇口附近的石墨不但较细小而且局部还出现D、E型石墨,硬度提高到205~210 HB。讨论了国内文献介绍的几种细化石墨的方法,包括提高铸件凝固冷却速度、降低灰铸铁的CE、合金化、熔体处理等。结合工厂实际生产条件,采用在炉料中增Ti（加四川V-Ti生铁或加Ti铁）的方法,使凸轮轴的石墨得到细化并使其硬度提高。     

差速器壳铸件质量问题的解决措施

介绍了差速器壳铸件的质量要求和生产技术难点,对铸件力学性能不达标和缩孔、缩松严重等问题进行大量试验研究,并采取了以下措施:(1)在保证不增加铸件废品率的情况下,将型壳温度降低到50~150℃,保证金相组织中珠光体体积分数达到30%~50%,并使力学性能达到技术要求;(2)将孕育剂加入量由原来的0.2%提高到0.6%,使抗拉强度能控制在620 MPa以上;(3)将w(C)量由3.5%~3.6%提高到3.6%~3.8%,w(Si)量由2.3%~2.4%提高到2.4%~2.6%,CE由4.33%提高到4.53%,降低了缩孔、缩松出现的几率;(4)设计合理的浇注系统,确保热节部位的补缩通道始终畅通,有效控制缩孔、缩松废品的产生。     

铁液预处理在球墨铸铁和灰铸铁生产中的应用

分析了感应电炉熔炼铁液石墨结晶核心减少的原因,说明石墨结晶核心减少会增大灰铸铁和球墨铸铁件的缩孔、缩松倾向,降低铸件的力学性能.指出预处理的主要作用是增加铁液的石墨结晶核心,改善球化处理和孕育处理的效果.叙述了常见预处理剂的特点,详细介绍了SiC预处理的具体操作要点,主要是:炉内铁液成分和温度合适时,扒渣,加入预处理剂...     

高碳当量薄壁灰铸铁纺机铸件的孕育处理

采用Ba、Ca、Si、稀土、石墨、Al为主要成分的复合孕育剂对高碳当量(CE＝4.3%～4.4%)薄壁灰铸铁件进行孕育处理,研究了复合孕育处理对薄壁铸件的白口倾向、石墨形态及力学性能的影响.结果表明,与常用的FeSi75孕育剂相比,复合孕育剂对降低薄壁铸件的白口倾向、改善石墨形态及力学性能等方面均具有显著效果.当复合孕育剂的加入量w为0.35%时效果最佳,消除了薄壁灰铸件的白口现象,且薄壁和厚壁部分的A型石墨形态均匀、细小,抗拉强度提高近10%.     

模拟软件参数选择对灰铸铁件缩松预测的影响

基于铸件缩松和补缩区的模拟计算,研究了40 mm×200 mm×1 00 mm试块在不同边界传热系数、型砂强度、石墨析出率条件下缩孔和缩松行为.模拟研究表明,石墨析出率变化对铸件缩孔形成有明显影响,应结合铸件的金相来选择MAGMA软件的石墨析出率；型砂强度改变对灰铸铁的补缩区的影响不大,在模拟计算时,可选取默认值stable;铸件与型砂的界面换热系数对铸件补缩区的影响也较小,可选取1 000作为默认值.     

冲天炉熔炼生产高强度灰铸铁液压件

分析了液压用HT300铸件的化学成分和显微组织,研究了在冲天炉熔炼条件下生产高牌号灰铸铁件的工艺措施：控制w（C）量3.1%,w（Si）量2.0%,w（Mn）量0.65%,w（P）量≤0.15%,w（S）量0.04%-0.08%;采用浇包孕育方法进行孕育处理,75SiFe孕育剂加入量为0.50%;铁液出炉温度控制在1 420℃以上,浇注温度在1 360℃左右。结果表明：铸件珠光体体积分数大于95%,渗碳体体积分数小于1%,A型石墨量大于90%,硬度在190~220 HB之间,铸件的力学性能和金相组织均达到或超过HT300要求,符合液压件技术条件。     

O和N对铸铁中石墨组织及性能的影响

介绍了w(C)3.3%、w(Si)1.8%的铁液中O2:的溶解量,以及O在铁液中的存在状态,并介绍了临界温度对铁液中溶解O量的影响和O对石墨形核及组织的影响,进而指出O对铸铁性能的影响;同时指出了铁液中影响w(N)的因素,以及w(N)对球铁和灰铸铁性能的影响;认为定期对铸件进行含气量分析是十分必要的.     

采用1.5 t中频炉浇注4.4 t灰铸铁件的生产方法

介绍了采用1.5 t中频炉浇注4.4 t灰铸铁件的生产方法,详细阐述了化学成分、熔炼、分包以及温度控制情况,得出以下结论:(1)与6 t中频炉相比,采用1.5 t中频炉浇注铁液,每件铸件节约电费2 500元左右;(2)浇注温度为1 273～1 307℃,铁液流动好,铸件采用无冒口工艺,利用灰铸铁石墨化膨胀的补缩作用,生产的铸件无缩孔、气孔缺陷;(3)将第1炉w(C)量控制在3.3%～3.4%,w(Si)量控制在2.0%～2.1%,其余2炉化学成分按照控制范围的上限控制,可减少化学元素的烧损。     

HT300高强度缸体缸盖材料熔炼技术研究

分析了熔炼工艺,w(C)、w(Si)量,w(Mn)、w(S)量,合金化工艺及孕育处理对高强度灰铸铁铁液质量的影响。认为大量使用生铁使铁液收缩倾向增大且使铸件性能降低;增碳剂的选用是全废钢熔炼的关键;在较高w(C)、w(Si)量条件下生产高强度灰铸铁件,必须设法在熔炼过程中增加石墨晶核,并增S防止石墨长成粗大片状;适当的合金化和孕育处理,可以使铁液的收缩倾向得到明显改善。指出可以通过延迟开箱时间使铸件在砂箱中缓慢冷却以消除铸造应力,为生产优质铸件提供最后保证。     

半激冷灰铸铁凸轮轴表面缩陷的防止措施

采用覆膜树脂砂壳型、铁液从一端进入型腔的侧浇工艺,生产一种半激冷4100型Cr-Ni-Mo灰铸铁凸轮轴。讨论了铁液白口宽度、w（C）量、浇注温度对收缩缺陷的影响,将铁液w（C）量控制在3.65%-3.7%,CE控制在4.25%-4.38%,适当降低铁液浇注前的白口宽度,以及控制浇注温度在1 400-1 420℃,可以避免4100凸轮轴产生收缩缺陷。     

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。     

对蠕化剂适宜残留量和加入量范围的认识

综述了对蠕化剂适宜残留量和加入量范围的认识:(1)用蠕铁中的w(RE残)量来检验蠕化处理效果是不可靠的。(2)在原铁液w(S)量极低的条件下,蠕化元素的适宜残留量范围大体是:w(RE)0.012%,w(Mg)0.005%,w(Ca)0.0014%。(3)蠕化剂中的蠕化元素品位越低,加入量对石墨形态的改变越不敏感,表现出适宜的加入量范围越大。(4)含Ca蠕化剂的适宜加入量范围较宽,是Ca使蠕化剂吸收不良造成的假象。(5)适当高的原铁液w(S)量使蠕化剂加入量范围扩大的实质是,多加的蠕化元素被适当高的w(S)量所消耗,残留的蠕化元素才用来改变石墨形状。(6)为了扩大适宜的加入量范围,在以RE为主要蠕化元素的蠕化剂中加Ti是不合理的。     

Effects of cooling rate on vermicular graphite percentage in a brake drum produced by onestep cored wire injection

In this research, a vermicular graphite cast iron brake drum was produced by cored wire injection in a one-step method. Silica sand and low-density alumina-silicate ceramic were used as molding materials in order to investigate the effect of cooling rate on percentage of vermicular graphite and mechanical properties of the brake drum casting. Several thermocouples were inserted into the casting in the desired positions to measure the temperature change. By means of one-step cored wire injection, the two residual concentrations of Mg and RE were effectively controlled in the ranges of 0.013%-0.017% and 0.019%-0.025%, respectively, which are crucial for the production of vermicular graphite cast iron and the formation of vermicular graphite. In addition, the cooling rate had a significant effect on the vermicular graphite percentage. In the case of the silica mold brake drum casting, there was an obvious difference in the cooling rate with the wall change, leading to a change in vermicular graphite percentage from 70.8% to 90%. In the low-density alumina-silicate ceramic mold casting, no obvious change in temperature was detected by the thermocouples and the percentage of the vermicular graphite was stable at 85%. Therefore, the vermicular graphite cast iron brake drum with a better combination of mechanical properties could be obtained.     

Sb微合金化对灰铸铁组织和性能的影响

研究了Sb微合金化对灰铸铁组织和性能的影响.在RESiFe+SiCa孕育条件下,Sb加入量小于0.04%,可降低铁液的白口倾向,提高灰铸铁的抗拉强度和硬度.Sb微合金化厌铸铁的组织为A型+少量D型石翠,基体为细片状珠光体.Sb略增加磷共晶数量,含RE和Ca的孕育剂可抑制这种作用.采用Sb微合金化生产法兰盘零件,本体R<,m>可达到Cr、Cu合金化的水平,而硬度却低17 HBS左右,有利于改善零件的加工性能.     

用长效孕育剂改善球墨铸铁的力学性能

介绍了差速器壳体的铸件结构及技术要求,详细阐述了解决珠光体-铁素体混合基体球铁综合性能不达标问题的措施。采用湿型粘土砂造型,化学成分设计为:w(C)3.5%~3.9%,w(Si)2.2%~2.8%,w(Mn)≤0.4%,w(P)≤0.07%,w(S)≤0.025%,w(RE)0.02%~0.04%,w(Mg)0.03%~0.06%;利用3 t中频感应电炉熔炼,采用喂丝球化处理方法,球化剂加入量为1%,球化处理温度为1 500℃。原工艺采用促进珠光体型孕育剂,结果力学性能达不到技术要求,后来在其它工艺条件不变的情况下,通过采用含有Ba、Sr、RE的长效孕育剂,使铸件金相组织和力学性能均符合技术要求。     

高性能全激冷铸铁凸轮轴的生产和应用

采用树脂砂壳型铸造和四川钒钛生铁生产了一种全激冷Cr-Ni-Cu系铸铁凸轮轴,其显微组织由初生奥氏体枝晶和D型石墨 奥氏体共晶体组成,奥氏体随后转变成珠光体;珠光体含量大于95%,渗碳体含量为3%～6%;凸轮激冷层为莱氏体,硬度为50～58HRC,激冷层深度为5～10mm。金相分析发现,钛促进了D型石墨的形成,使凸轮轴非激冷部位的强度达到246～260MPa,硬度为226～260HB;目前,这种凸轮轴已经得到广泛应用。     

Nb在高导热铸铁制动盘中的应用

在CE为4.4%~4.5%的高导热铸铁制动盘中加入不同量的铌合金,研究了Nb对其组织和力学性能的影响。结果表明,CE为4.4%、w（Nb）量为0.09%时,高导热铸铁制动盘石墨组织细化,力学性能得到一定的提高,磨损量降低,制动盘的抗热裂性提高。     

树脂芯砂的混入对湿型砂质量的影响

论述了在用湿型砂生产铸铁件的型砂系统中混入大量树脂砂时,对型砂粒度、膨润土有效含量、抗粘砂性能的影响,并提出了相应的措施.针对铸造一厂的型砂系统,详细介绍了灰铸铁型砂系统物料的变化情况、混入树脂砂对型砂发气量的影响,并成功实施了将灰铸铁型砂系统的旧砂代替新砂使用在球墨铸铁型砂中的工艺,这一工艺的实施不仅降低了成本和铸件缺陷,而且使型砂的性能更稳定.实践证明:在用湿型砂生产有芯铸件时,芯砂的粒度要与型砂的粒度基本一致;混入树脂砂中的树脂膜可以起到一定的防止铸铁件粘砂作用,应当加以利用;适当地往型砂系统中补充旧砂对型砂系统的稳定是有利的;控制好型砂的有效膨润土含量和有效添加剂含量是大量树脂砂混入型砂系统情况下稳定型砂系统的有效途径.     

高铁机车制动摩擦圈铸件的生产

采用中频感应电炉熔炼生产灰铸铁机车制动摩擦圈,原采用HT300配料方案适当增加生铁比例,检测发现化学成分和抗拉强度符合顾客规范要求,但铸件本体硬度偏低.后采用合成铸铁熔炼工艺,为提高增碳剂的吸收率,提高了熔炼温度,同时为了提高炉前检测的准确性,取样温度提高20 ℃;结果显示,铸件本体金相组织为A型石墨4级、超过95％的珠光体及少量铁素体,抗拉强度和本体硬度均达到要求.经计算,应用合成铸铁熔炼工艺,每吨铁液节约炉料成本185.9元,每月 500件铸件可节约成本14 624.13元.