微量元素偏析对厚大断面球铁石墨形态的影响

分析了厚大断面球铁件石墨畸变的形成原因及影响因素,浇注了400mm×400mm×450mm的试块研究微量元素偏析对石墨形态的影响。结果表明：开花状石墨的中心部存在Mg、Al、La、Ca、S等元素的富集,这些元素的富集破坏了石墨生长的稳定性;而晶界上V、Ti的偏析和球化元素Mg或RE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;在铁液中添加微量Sb,凝固过程中Sb偏析于石墨—奥氏体界面上,可有效抑制或减缓C向石墨球扩散,限制石墨球生长,抑制石墨球畸变。     

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。     

原铁液硅含量对厚大断面球墨铸铁件石墨形态与力学性能的影响

为研究原铁液硅含量对厚大断面球墨铸铁件凝固组织石墨形态和力学性能的影响,使用高精度热模拟系统,考察了不同硅含量的原铁液经过相同球化孕育工艺处理后在相同凝固条件下获得的厚大断面球墨铸铁件试样的凝固组织石墨形态和力学性能。结果表明,球化孕育工艺相同时,随着原铁液硅含量提高,厚大断面球墨铸铁件石墨形态恶化,力学性能下降。当钇基重稀土球化剂和含Ba孕育剂加入量分别为1.8%和0.4%时,原铁液硅含量控制在1.2%以内,有利于防止厚大断面球墨铸铁件石墨畸变,提高铸件力学性能。     

Ni、Si、Sb及浇注温度对厚大断面低温铁素体球墨铸铁性能的影响

采用铸态工艺制备厚大断面低温铁素体球墨铸铁试块,对比了浇注温度及微量Sb对厚大断面球墨铸铁心部碎块状石墨的抑制作用,分析了Ni、Si及试块壁厚对其抗拉强度和-40℃低温冲击韧度的影响。结果表明,提高浇注温度与添加0.005%Sb均对碎块状石墨有抑制作用,但后者作用更强;添加0.6%Ni及适当提高Si元素含量可有效提高试块强度,但其-40℃低温冲击韧度稍有下降。随着试块壁厚增加,其抗拉强度、-40℃低温冲击韧度及球化等级降低,石墨球直径增大。     

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。     

厚大断面球墨铸铁铁液石墨畸变倾向预测研究

通过考察不同厚大断面球墨铸铁铁液热分析曲线凝固段及其对应6h凝固组织间的关系,运用模式识别原理和数据库技术,提出了浇注前预测其石墨畸变倾向的方法。结果表明,热分析曲线凝固段综合偏差判据W值与6h凝固组织的石墨形态差异间存在明显收敛关系,当W趋于0时,6h凝固组织石墨形态的差别向0趋于收敛;当W足够小时,两条热分析曲线的差别也足够小,其对应的两种球墨铸铁铁液6h凝固组织中石墨形态的差别也足够小;待评估厚大断面球墨铸铁铁液的石墨畸变倾向可用与其热分析曲线形状最相近的另一铁液的6h凝固组织的石墨形态进行预测。     

悬浮浇注对大断面球铁石墨形态及凝固特性的影响

研究了悬浮浇注对模拟大断面球铁试块石墨形态及凝固特性的影响，并初步分析了悬浮浇注的作用机理。试验结果表明，悬浮浇注可明显改善大断面球铁的石墨形态和凝固特性。     

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。     

Sn微合金化大断面球铁的组织性能分析

为了改善大断面球墨铸铁的组织性能,通过向铁液中加入质量分数为0.05%的元素Sn,制备了尺寸为120mm×120 mm×180 mm的球墨铸铁试块。借助金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、万能拉力试验机和布氏硬度计,研究Sn微合金化大断面球墨铸铁的微观组织和力学性能,并对其拉伸断口进行了分析。结果表明,未加入Sn的球墨铸铁试样中心存在大量碎块状石墨,综合力学性能差;Sn微合金化大断面球墨铸铁试样中心的石墨球形态好、数量多、石墨球细小,其平均直径约为32μm,珠光体体积分数为90%,综合力学性能良好,其抗拉强度不低于850 MPa,伸长率不低于4%,硬度平均值约为283 HB。Sn微合金化大断面球墨铸铁试样以脆性断裂为主,具有少量塑性断裂的混合断裂模式。     

大型风电球墨铸铁轮毂的质量控制

大型风电大断面球墨铸铁轮毂易产生石墨球粗大、石墨球数量减少、石墨漂浮、石墨球畸变、缩孔、缩松、浮渣等缺陷,结合国内外大断面球墨铸铁件生产情况,总结出了一系列大型风电球墨铸铁轮毂生产过程中的质量控制措施,并从原辅材料的选择,铁液化学成分的控制,合适的球化和孕育处理以及微量合金元素适当的添加等方面论述了厚大断面球墨铸铁轮毂生产中应采取的质量控制措施及工艺参数。应用这些措施,生产出了各项性能指标合格的风电轮毂。两年内生产4种共400件风电轮毂,轮毂合格率达96%以上。     

大断面球墨铸铁件的应用与研究进展

介绍了近年来国内外大断面球墨铸铁件的生产应用情况以及研究进展,指出应进一步加强超长凝固条件下球墨铸铁的石墨形成演变规律、新型球化工艺、冷却强化工艺,以及计算机模拟铸件组织、缺陷、性能的研究.     

铁神一号净化剂对铸态球铁金相组织和力学性能的影响

采用中频感应电炉熔炼球墨铸铁,水玻璃砂造型,浇注Y型试块及热分析试样,研究了铁神一号净化剂对球墨铸铁组织和力学性能的影响。试验结果表明,加入净化剂可以获得理想的球化效果,使石墨球数增加,石墨球直径减小,改善石墨球分布状态,力学性能有所提高;可以降低磷含量,钒钛含量有所增加。净化剂对球墨铸铁的共晶过冷度和白口倾向影响不大。     

厚大断面球墨铸铁碎块状石墨的现场试验研究

为解决厚大断面球墨铸铁中心部位石墨衰退和碎块状石墨缺陷问题,采用250 mm×250 mm×260 mm试块,分别使用3种球化剂进行了现场试验,最后指出:(1)防止厚大断面球墨铸铁件石墨衰退和碎块块状石墨的形成,可将化学成分控制在:w(C)3.4％～3.7％,w(Si)2.0％～2.3％,w(Mn)<0.35％,w(S...     

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。     

厚大断面高强度QT900-2材料的研究

研究了Sb和热处理工艺对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响。试验结果表明,适量的稀土元素可以降低Sb的反球化作用,改善石墨形态,增加石墨球数量。Sb和热处理可促进珠光体的生成,提高强度。通过这种常规的方法,使70 mm厚的附铸试块的性能达到了QT900-2的要求,500 mm×500 mm×700 mm厚的试块硬度达到HB310以上,硬度偏差小于HB20。     

w（Si）、w（C）量及冷却速度对铸态球铁组织的影响

用热分析法研究了w（Si）、w（C）量和冷却速度对球铁中石墨和基体组织的影响。结果表明：适量增加孕育剂加入量能缩短球铁凝固过程中共晶平台的宽度,有限减少或避免石墨的畸变;在孕育剂加入量为1.38%时,能够得到66.8%的铁素体含量且球化效果良好的球墨铸铁;在w（C）量为3.94%、w（Si）量为2.23%时,由于CE达4.9%,导致与石墨漂浮相关的开花状石墨和枝晶石墨产生。     

高Si球墨铸铁磨煤机摇臂的生产工艺

介绍了厚大断面高Si球墨铸铁磨煤机摇臂的铸造工艺、熔炼工艺、球化处理及孕育处理工艺:利用石墨膨胀自补缩、多道内浇道分散进铁和铁液多次挡渣工艺,使用优质原材料,选用恰当的CE,采用多次孕育及挡渣措施,保证了铁液纯净,增加了石墨球数量,改善了石墨形态及分布。生产结果显示:本体及试块的球化率达到90%以上,石墨大小等级为6级,铁素体的体积分数为98%;抗拉强度为502 MPa,屈服强度为390 MPa,伸长率为22%,布氏硬度为165 HB;超声波和磁粉检测均未发现缺陷;铸件外观平整光滑,表面无夹渣、夹砂等铸造缺陷,铸件尺寸符合技术要求。     

球墨铸铁件的碎块状石墨问题

碎块状石墨(chunky graphite)是厚大断面球墨铸铁件常见的缺陷之一,尤其在铁素体球铁、高w(Si)量以及奥氏体球墨铸铁中较为严重,它会明显影响铸件的力学性能,应尽可能避免或控制。碎块状石墨现象是目前全球厚大断面球铁研究与生产领域极为关注的课题,但其形成机理仍不十分清楚。笔者介绍了有关碎块状石墨问题的各种理论,并结合一些实例,给出了适宜的解决方法。     

快速测定球墨铸铁金相组织的探讨

本文论述了快速测定球墨铸铁金相组织的目的和制样方法。指出用金相法代替三角试块法判断球墨铸铁的铁水质量,用湿型快冷试样代替湿型或干型试样判断球墨铸铁的石墨形态、球化等级、石墨大小都是可行的。阐述了控制湿型或干型试样的基体组织就可达到控制产品的基体组织。最后,叙述了存在问题及改进方向。     

厚大断面球铁飞轮的研制

针对厚大断面球铁飞轮容易产生球化衰退和石墨畸变的技术难点,先后开展了厚大断面球铁试块凝固时间测定实验和不同种类球化剂抗衰退情况的实验,依据实验结果和飞轮成型模拟试验,分别制定铸造工艺参数和合金熔炼工艺,成功生产出飞轮铸件,铸件品质达到了用户的验收标准。