大断面球墨铸铁件的质量控制措施

大断面球铁件易出现石墨球粗大，石墨球数量减少，石墨漂浮，石墨球畸变，开花状石墨、碎块状石墨等缺陷，所以大断面球铁件的制造技术一直是铸造界公认的一个难题。结合国内外大断面球铁件的生产现状，总结出了一系列在生产过程中通常采取的质量控制措施，例如加快冷却速度、严格控制化学成分，适当添加微量合金元素、合适的球化处理和孕育处理等。应用这些措施，可以得到内外质量优良的大断面球墨铸铁件。     

孕育处理对大断面球铁件力学性能和石墨形态的影响

基于金相组织、力学性能、拉伸断口特征、石墨结晶核心及变异石墨形态分析,研究了孕育处理对大断面QT600－3球铁件力学性能和石墨形态的影响。结果表明,电炉熔炼工艺生产大断面球铁件时,采用随流瞬时孕育,孕育衰退作用减慢,抗拉强度和伸长率提高;YFY－1A作瞬时孕育剂,石墨形态良好,石墨球大小稳定;SPI作瞬时孕育剂,导致石墨形态发生变异。     

大断面球铁件电炉熔炼工艺及石墨畸变机理研究

探讨了大断面QT600-3球铁件电炉熔炼生产工艺的技术要点,检测了试生产条件下球铁单铸试块与本体试块的化学成分、金相组织与力学性能,基于石墨结晶核心和石墨形态的分析,探讨了石墨畸变机理。生产试验结果表明:炉外增Si预处理增加铁液成核,轻、重稀土混合使用作为球化剂,侧重后期孕育,适当降低浇注温度,合理使用Cu元素,是电炉熔炼工艺生产大断面球铁件的重要环节;采用电炉熔炼工艺生产大断面球铁件,球化等级与化学成分稳定控制有关,抗拉强度、伸长率等力学性能与化学成分、基体组织有关;Y在铁液中形成高熔点Y2O3作为石墨析出的核心,可获得良好石墨形态;大断面球铁件中,Ti、Cu元素的偏析和球化元素Mg或稀土(Y、La、Ce)的氧化,破坏了奥氏体壳的稳定性,是造成石墨畸变的主要原因。     

大断面球铁活塞的生产

简述了ф760 mm大断面活塞的生产过程,解决单件大活塞生产中的砂箱、起吊高度、防止漏箱、材质等方面的问题。通过合理地设计造型、熔炼、浇注等工艺,结合一些大断面球铁件的生产经验,从原辅材料的选择,铁液化学成分的控制,合适的球化和孕育处理以及适当添加微量元素等方面控制措施,解决厚大断面球铁件易出现石墨球粗大、石墨球数少、开花状石墨、蠕虫状石墨等问题。应用这些措施,生产出了各项性能指标都合格的大活塞。     

珊瑚状石墨形成机理探讨

在大断面球铁件生产中,有时会发现很多大黑点,其部位常在铸件冷却最慢的地方,它的宏观断口特征(图1)是近似呈球形的黑色斑点,在显微镜下观察大黑点时,其基体为铁素体组织,在铁素体的基体上嵌着珊瑚状石墨(如图2),它严重地降低球铁的机械性能,因此它是球铁的一种缺陷。为此有必要研究它的形成机理,以便消除此种缺陷,提高大断面球铁件的质量。     

厚大断面球铁件无冒口铸造

利用球铁凝固时的石墨膨胀来达到铸件自身扑缩的无冒口铸造工艺已得到越来越广泛的应用。我厂生产的球铁件多属于厚大断面的重大件,壁厚达100~300mm。均采用无冒口铸造工艺,浇出了合格铸件。实践告诉我们,合理采用球铁件无冒口浇注工艺是切实可行的。     

确保大断面球墨铸铁件质量的措施

采用冲天炉熔化,中频炉内脱硫和升温,采用稀土镁做球化剂,进行多次孕育处理并加入微量锑,能防止大断面球铁件发生球化衰退、石墨畸变和球数减少等缺陷。     

厚大断面球墨铸铁件的生产

大断面球铁件由于冷却缓慢,共晶凝固时间延长,引起了石墨畸变,石墨球数减少,共晶团粗大,元素偏析,使铸件易出现球化衰退,石墨过大,石墨漂浮、偏析、缩孔和缩松等缺陷产生,这是在铸造生产上值得研究的问题。我厂1985年接受了TTI-10型注塑机铸件的生     

石墨冷铁在大断面球墨铸铁件上的应用

通过石墨冷铁的巧妙应用,解决了大断面球铁件易产生缩孔、缩松及表面硬度低的问题,保证了铸件加工面硬度的均匀一致,消除了加工面加工后的色差,避免了使用金属冷铁时易造成加工后硬度不均匀和易产生铁豆、冷铁性气孔的问题,实现了大断面球铁件的无冒口铸造,提高了铸件的出品率.     

大断面球铁混合球化剂试验研究

在模拟大断面球铁试验条件下，研究了低硅镁团块、稀土镁硅合金及混合球化剂对大断面球铁石墨形态的影响。试验结果表明，７０％低硅镁团块＋３０％稀土镁硅合金混合球化剂可提高大断面球铁球化级别和改善石墨形态。     

Sb对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响

研究了Sb对厚大断面球墨铸铁组织和力学性能的影响,详细阐述了该试验采用的炉料、化学成分、球化处理、孕育处理以及热处理等试验方法。试验结果表明:(1)合理的RE加入量可以中和Sb的反球化作用,改善石墨形态,增加石墨球数量;(2)Sb强烈细化珠光体,但是含量太高会导致碳化物的生成;(3)采用940℃(3 h)+460℃(4 h)的热处理工艺,合金含量为w(Cu)1.0%、w(Sn)0.15%和w(Sb)0.025%时,70 mm厚的附铸试块性能可以达到QT800-2的要求。     

球墨铸铁开花状石墨的防止

在铁路机车弹簧外套(QT450-10)的厚壁处易出现开花状石墨,认为是该铸件两耳孔处为热节部位,加之浇注系统不合理所致。为此采用垂直封闭式浇注系统、选用低RE球化剂,以及控制铁液出炉温度≥1520℃,浇注温度在1420~1460℃等措施,改善了铸件内在质量,提高了外套铸件的成品率。     

钇基重REMg球化剂在风电铸件中的应用

介绍了QT400-18AL的主箱体和QT450-10的3 MW行星架铸件的要求和铸造工艺,以及生产厚大球铁铸件必须重视的问题,试验结果显示:应用Y基重REMg球化剂生产大断面风电球铁铸件,具有较强的抗球化衰退能力,铸件的各项力学性能指标完全符合材料要求。分析Y基重REMg球化剂抗球化衰退的原因为:①重RE元素沸点高;②不会发生因返S现象而导致的球化衰退;③具有较强的抗石墨畸变能力;④充分利用了RE元素间和Mg、Ba、Ca之间互为补充的叠加作用及复合作用。     

耐热球铁排气歧管用球化剂的配制

介绍了球铁排气歧管铸件的结构特点、对材料的要求及铸造工艺要点。分析了球化剂中Mg、RE、Ba、Ca、Bi和Sb等元素的作用。为确保铸件球化率高、石墨球细小、铁素体基体中不出现碳化物,研制了高效低RE合金球化剂。采用该球化剂生产的QTRSi4Mo1排气歧管铸件与采用FeSiMg7RE3合金球化剂生产的相比,消除了渗碳体、细化了石墨球、3.2 mm薄壁处和厚壁处的铸态珠光体体积分数可以分别有效地控制在15%和10%以内。     

Y和Sb对厚大断面球墨铸铁石墨形态的影响

通过采用重稀土钇基稀土镁球化剂处理铁液,浇注厚大断面球铁试块,研究了重稀土Y和微量Sb对厚大断面球铁的石墨形态的影响,分析了石墨结晶的核心,并探讨了石墨畸变的原因。试验结果表明,重稀土Y在铁液中形成高熔点氧化物,残存时间长,作为石墨核心,有利于提高抗衰退性能;Sb具有细化石墨球、增加石墨球数、提高石墨圆整度的作用;在厚大断面球铁中,晶界上Ti的偏析和球化元素Mg或稀土等氧化形成的氧化夹杂,破坏了奥氏体壳的稳定性,造成石墨畸变。     

钇基重稀土镁球化包芯线的应用

详细介绍了喂线处理工艺和包芯线的规格,采用钇基重稀土镁球化包芯线生产汽车加重桥壳球铁铸件和风电铸件,试验结果表明：（1）钇基重稀土高镁球化包芯线应用于大断面球墨铸铁件生产,具有较强的抗球化衰退能力,能保证材料的质量要求;（2）喂线法球化处理工艺是保证球铁材料质量、改善作业环境的良好工艺。     

厚大断面球墨铸铁件生产中若干问题的探讨(1)

介绍了厚大断面球墨铸铁的凝固时间长、共晶结晶平台长、石墨球数少、易畸变、基体组织异常等凝固特性,通过理论与生产实例相结合的方法,阐述了碎块状石墨问题,石墨球数少与石墨畸变的关系,球化剂、w(Mg残)量、RE与石墨畸变的关系,CE及化学成分的选择问题,厚大断面球墨铸铁件若干问题的措施,球化剂中RE问题以及如何增加石墨球数问题。最后指出:要保证厚大断面球墨铸铁正常生产,除上述问题外,还有浇注系统优化和浇注时间控制的问题,生产过程质量控制以及生产组织等问题,这些都需要注意和严格控制。     

超重型机床球墨铸铁横梁件的生产

概述了重型机床铸件的发展趋势及特点。以外型尺寸14900×2110×2145mm、重130t的QT600-3横梁铸件为例,分析了其铸造工艺特点和质量控制难点,详细介绍了包括冷铁设计及放置、反变形量确定、浇注系统设计以及球化处理和孕育处理等内容的铸造工艺方案。检验结果表明:铸件本体球化率80%～90%,石墨大小7级和8级,石墨球数≥130个/mm2;基体组织为片状珠光体+粗粒状珠光体+牛眼状铁素体;抗拉强度677MPa,平均硬度194HB,硬度差在6HB以内;铸件变形量为19500mm长度8mm。