不同壁厚灰铸铁性能随废钢加入量的关系研究

根据柴油机灰铸铁缸体内部不同壁厚,取了不同厚度的试样,测试了试样强度、硬度、石墨长度、珠光体含量等,研究了试样性能和壁厚变化、废钢加入量的关系。结果表明,在同一壁厚时,强度、硬度随着废钢加入量的增加而增大。在同样的废钢加入量下,强度、硬度随着壁厚尺寸的增大而减小,在壁厚大于100 mm时,强度、硬度衰减较慢;在壁厚小于100 mm时,强度、硬度衰减较快。随着壁厚变小或废钢加入量增加,珠光体形态、石墨形态、碳化物未发现明显变化,但是石墨长度减小、珠光体含量增加。在废钢加入量为80%时珠光体含量随着壁厚增加减小较慢。     

N对高CE高强度制动盘的影响

分析了高CE高强度灰铸铁的生产情况和存在的问题,阐述了N元素对抗拉强度的影响原理,为探究w(N)量的最佳范围,分别在包内加入0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的氮化铬进行试验,并得出以下结论:(1)加入氮化铬后,珠光体的片层间距并没有明显的变化,都是细片状珠光体,但石墨变得弯曲、短小且数量增多,部分石墨也出现分枝结构,说明N元素是通过对石墨形态的影响来提高铸件的抗拉强度;(2)制动盘产生N_2气孔的w(N)量临界点为170 ppm;(3)将w(N)量控制在140~170 ppm,可以提高铸件的抗拉强度和硬度。     

合金元素在灰铸铁中的应用

一、合金元素的一般作用合金元素对灰铸铁组织的主要作用总结于表1。灰铸铁不希望有白口组织而影响切削加工。强的碳化物形成元素钒和铬具有大的白口倾向,因而必须严格地限制其加入量。铜和镍是石墨化元素,将其加入到硬度高的铸铁中可减少白口倾向,或者用于削     

稀土元素镧对灰铸铁组织及性能的影响

通过在普通灰铸铁基础上添加不同含量的稀土元素镧,研究稀土元素对灰铸铁组织及性能的影响,并找到稀土元素镧的最适合加入量。对不同稀土元素镧含量的灰铸铁进行对比试验,观察、分析其金相组织和石墨形态的变化,并进行抗拉强度、硬度和耐磨性试验。试验发现稀土元素镧的加入使灰铸铁的基体组织与石墨形态改变,使其力学性能和耐磨性提高,且镧含量为0．1％时,灰铸铁的综合指标最好。     

铬对铸铁组织和性能的影响

介绍了铬元素的理化性能和Fe-Cr、Fe-Cr-C平衡相图的区域分布及特征,综述了铬对铸铁组织和性能的影响情况。随着含铬量的增加,稳定系和亚稳定系铸铁共晶温度之间的差距变小,易使铸铁形成白口组织;铬强烈形成碳化物,不仅在铸铁共晶转变时反石墨化促使形成白口组织,而且在共析转变时也反石墨化促使形成珠光体组织。在普通灰铸铁中,抗拉强度和硬度都随含铬量的增加提高,一般每增加0.1%的铬量,可使抗拉强度提高3%～4%、硬度大约提高10 HBW,但含铬量不应超过0.5%;对于高铬白口抗磨铸铁,含铬量超过12%,形成Cr₇C₃型碳化物,它的硬度比渗碳体(Fe₃C)要高,因而有更高的抗磨性能;对于球墨铸铁,加铬可使珠光体中的渗碳体稳定,退火后可得到粒状珠光体组织,在抗拉强度不变的情况下,除硬度有所下降外,伸长率和冲击韧性均有增高。此外,少量的铬可阻碍铸铁内、外表面的氧化。     

利用大量回炉料和废钢生产高牌号灰铸铁

介绍了铸铁冶金质量指标及其影响因素,分析了利用大量回炉料加废钢生产的灰铸铁力学性能、切削加工性能和铸造性能比普通灰铸铁优良的原因.生产实践表明,生产此类灰铸铁的要点是增碳、高温熔炼和控制ω(C)、ω(Si)量;此类灰铸铁的三角试块断口组织致密、呈银灰色、白口宽度不大,抗拉强度为290 MPa,石墨由90％的A型石墨和10％的B型石墨组成,基体组织为5％铁素体+95％珠光体.在焦炭质量及供风条件一定的情况下,温度越高,增碳率越高,废钢用量比例可以越大.     

高碳当量合金灰铸铁摩擦磨损性能研究

高碳当量灰铸铁由于其碳含量较高,组织中石墨数量较普通灰铸铁多,铬、钼、铜等合金元素的加入使得石墨形态良好,故高碳当量合金灰铸铁的导热性和耐磨性更佳。以HT250和高碳当量合金灰铸铁为研究对象,研究两种灰铸铁在不同摩擦条件下的摩擦磨损性能,并结合扫描电镜(SEM)和金相探讨了两种灰铸铁微观组织和性能的关系及摩擦磨损机理。研究表明:高碳当量合金灰铸铁的抗拉强度为263 MPa,略高于HT250,石墨形态和HT250类似;在相同的摩擦磨损条件下,高碳当量合金灰铸铁的摩擦系数更小,耐磨性更优。     

铈对灰铸铁组织和性能的影响

研究了稀土铈加入量对灰铸铁石墨组织和基体组织的影响,同时研究了灰铸铁的抗拉强度、耐磨性、硬度等性能与其添加量的关系.结果表明,添加0.3%稀土铈时灰铸铁的性能最优.     

废旧轮胎内钢丝对合成灰铸铁制动盘性能的影响

介绍了采用不同配比的废旧轮胎内钢丝和回炉料作为主要原材料,使用增碳剂进行增碳,使用75硅铁孕育剂和硅钡钙铝长效孕育剂进行随流孕育,并加入Cr、Cu等合金元素进行组织强化。在相同铸造工艺下,制备化学成分基本相同的灰铸铁制动盘和准30 mm的单铸试棒,然后对试件的金相组织、硬度、抗拉强度进行检测分析。结果表明,不同的原材料配比对金相组织中的石墨的类型、长度以及珠光体的片间距有着较大的影响,珠光体含量未发生明显变化;对硬度和抗拉强度影响较大,当废旧轮胎内钢丝的加入比例由70%变为80%时,抗拉强度与硬度变化明显。随着废旧轮胎内钢丝的比例不断增加,A型石墨的比例不断升高,由93.7%增长至99.2%;珠光体含量由95.3%增长至99.1%,珠光体石墨与珠光体逐渐细化,抗拉强度及硬度逐渐升高,满足了高性能制动盘的性能要求。     

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。     

不同孕育剂对微合金化灰铸铁组织与性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、拉伸试验、切削力测试等研究了SiBa-SiBa、RE-RE、SiBa-RE、SiBa-SiSr四种孕育剂对灰铸铁微观组织、力学性能以及切削加工性能的影响。结果表明:4组试样的组织主要为珠光体和A型石墨,其中RE-RE、SiBa-RE试样局部分别存有少量E型和D型石墨。对比单一孕育剂,复合孕育剂更能细化珠光体与石墨,其中SiBa-SiSr试样的石墨片最为细小弯曲,珠光体层片间距为0.166μm,抗拉强度与硬度分别为468 MPa和357 HBW;SiBa-SiBa试样的石墨片最为宽大平直,其珠光体层片间距为0.3μm,抗拉强度与硬度分别为423 MPa和275 HBW。在相同切削条件下,SiBa-SiSr试样的硬度涨幅最大,切削力变化量最小。从综合性能上考虑,SiBa-SiSr是灰铸铁的首选孕育剂。     

钒钛生铁提高Cr-Cu-Mo可淬硬铸铁凸轮轴强度和硬度的机理

研究钒钛生铁和球铁生铁对Cr-Cu—Mo可淬硬铸铁凸轮轴显微组织和性能的影响，讨论了D型石墨的形成机理以及D型石墨灰铸铁凸轮轴具有较高强度和较高硬度的原因。研究表明，采用74％钒钛生铁＋26％球铁生铁生产的凸轮轴的显微组织由95％以上的珠光体和少量渗碳体组成，石墨形态为D型，凸轮轴的本体铸态抗拉强度和硬度分别为302—327MPa和248—263HB；全部采用球铁生铁生产的凸轮轴的显微组织也由95％以上的珠光体和少量渗碳体组成，石墨形态为较粗大的A型，凸轮轴的本体铸态抗拉强度和硬度分别为202。238MPa和220～237HB；采用77％球铁生铁＋23％钒钛生铁时，凸轮轴的显微组织仍然由95％以上的珠光体和少量渗碳体组成，石墨形态为较细小的A型，凸轮轴的本体铸态硬度和抗拉强度分别为237～273HB和241～250MPa。扫描电镜分析发现，含钛D型石墨灰铸铁的显微组织中有20％-30％的初生奥氏体，这些初生奥氏体与一般的D型石墨灰铸铁中的初生奥氏体不一样，它们在随后的固态相变过程中全部转变成了片间距约为100nm的珠光体。这种不含石墨的珠光体的强度和硬度（高于346HV）都较高，因而是含钛D型石墨灰铸铁具有较高强度的原因。     

w(Cu)对灰铸铁气缸体组织和性能的影响

通过对灰铸铁进行合金化处理,研究了w(Cu)量对WP12气缸体金相组织和力学性能的影响。结果表明:(1)随着w(Cu)量的增加,灰铸铁的抗拉强度和硬度均有一定幅度的提高,当w(Cu)量达到0.60%~0.80%时,其抗拉强度为235MPa,硬度为195 HB;w(Cu)量达到0.8%以上,抗拉强度的提升已不明显。(2)不同w(Cu)量的灰铸铁,其石墨形态均为A型,珠光体体积分数可达98%以上;在w(Cu)量低于0.8%时,随着w(Cu)量的增加,Cu细化珠光体的作用明显增大,当w(Cu)量大于0.8%以后,Cu细化珠光体的作用不再增大。     

微量锑对灰铸铁显微组织和性能的影响及应用

通过试验证明,往灰铸铁中加入微量的锑,可以明显地细化石墨,并增加基体中珠光体的数量,从而使铸铁的抗拉强度和硬度得到明显的提高。介绍了在实际生产中应用锑来增加厚大铸件的硬度以及提高复杂铸件铸造质量的情况。     

钼铌微合金化灰铸铁材料的研制及其性能研究

为了满足汽车日益严格的排放标准以及降低气缸套生产成本,研发了高锰(wMn=2.0%)和低锰(wMn=0.2%)两种钼铌微合金化珠光体灰铸铁,对比探讨了它们的微观组织、力学性能和切削加工性能。结果表明,低锰灰铸铁为A型石墨,珠光体片层间距较大(0.43μm),抗拉强度和布氏硬度分别达到404 MPa、HBW275;对比低锰灰铸铁,高锰灰铸铁的石墨形态更加细小致密,珠光体片层间距缩小58%(0.18μm),强度与硬度分别增长13%和25%(458 MPa、HBW345)。在相同切削条件下,对比贝氏体灰铸铁而言,低锰灰铸铁的切削抗力和切屑形貌与之相近,而高锰灰铸铁的切削抗力和切屑尺寸相对较大,材料加工性略差。从综合性能上考虑,成本更低的珠光体灰铸铁完全可以替代贝氏体灰铸铁成为气缸套首选材料。     

合成铸铁的性能研究

在中频炉中分别制取普通灰铸铁和合成铸铁,分析两种方法制取的HT300的铸造性能、冶金质量、力学性能及力学性能与废钢加入量的关系。结果表明,由于合成铸铁原材料纯净及特殊的熔炼工艺,使铸铁的铸造性能提高,冶金质量指标RG在1．15～1．30之间、品质系数Q1〉1;抗拉强度高出加入多种合金元素的普通灰铸铁30-60MPa,硬度降低10HB左右;同时增加效益、节省成本。     

Sn、Nb对高碳当量灰铸铁组织和力学性能的影响

研究了Sn、Nb合金化对高碳当量灰铸铁组织和力学性能的影响。采用光学显微镜、扫描电镜和材料力学试验机,分析了不同合金化灰铸铁的微观组织,测定了硬度、抗压强度和弹性模量。结果表明:Sn对铸铁中片状石墨有显著细化作用,Nb可显著细化珠光体组织,而Sn、Nb复合合金化对石墨和珠光体均有显著细化作用,同时较显著地提高了灰铸铁的力学性能。     

含锡微合金灰铸铁生产要点

灰铸铁中锡的加入量一般小于0.1％。为降低成本,防止铸铁脆性,我们在生产中通常加入0.05％的锡。以生产HT200、HT250、HT300为例,铁液中加入0.05％的锡,灰铸铁的抗拉强度提高约20％,布氏硬度提高约15％。究其原因是加锡灰铸铁的金相组织中珠光体数量的分级提高了1～2个级别。长期跟踪观察,未见加锡灰铸铁的铸造性能(流动性、收缩等)及三角试块白口宽度异常。     

不同孕育剂对高碳当量高锰灰铸铁组织与性能的影响

研究了不同的孕育剂对高碳当量高锰灰铸铁组织和性能的影响。结果表明：加入一定量的Mn和CaSi的孕育剂可以明显改善孕育效果，细化珠光体组织，改善石墨形态，从而提高灰铸铁的力学性能；当总Mn含量为2．1％时，孕育剂为0．2％Mn 0．2%SiCa 0．2SiFe，材料的组织形态和力学性能最佳。     

用改性纳米SiC粉体强化灰铸铁性能的研究

研究了不同加入量的改性纳米SiC粉体对灰铸铁显微组织、力学性能的影响.结果表明:与原灰铸铁材料相比,经改性纳米SiC粉体强化处理后的灰铸铁组织细化,珠光体含量有所增加,力学性能提高,当纳米SiC粉体加入量为0.07%时,强化材料的性能提高最大,其抗拉强度提高了18.1%,硬度略有增加.