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。     

铌对高性能球墨铸铁微观组织的影响

利用图像分析软件定量分析了铌对球墨铸铁石墨球形态和铸态组织的影响。研究结果表明,添加铌能够使石墨化程度和球化率降低,圆度和石墨球大小增加,石墨球数量显著降低,但少量铌对球墨铸铁的石墨化、球化率、圆度、石墨球大小等影响不大。少量铌能显著增加珠光体数量。     

振动对消失模铸造球墨铸铁石墨形态的影响

试验研究了振动对消失模铸造球墨铸铁试件石墨形态的影响,浇注阶梯试样,对比了厚度为20 mm、40 mm、60mm试样,在静止凝固与振动凝固条件下的石墨形态变化.试验研究发现:振动可以显著增加石墨球的数目,随着试样厚度的增加,石墨球增加明显,当厚度为60 mm时,振动凝固与静止凝固相比,石墨球数量增加了50.7％；振动下凝固对石墨球的圆整度具有双重作用,振动凝固下的石墨球的圆整度低于静止凝固,随试样厚度的增加石墨球的圆整度增加；振动凝固显著地降低了粗大石墨的比例,有效地提高了石墨的均匀性.     

FSP表面改性球墨铸铁组织及抗冲蚀磨损性能

对铁素体基球墨铸铁实施搅拌摩擦加工(FSP),利用硬度仪、SEM、EPMA、XRD及冲蚀磨损试验机,研究了FSP对铁素体基(FB)球墨铸铁组织演化的影响,以及冲蚀磨损角度对两种铸铁耐冲蚀磨损性能的影响。研究表明,FB球铁经FSP后,热机影响区内石墨因搅拌作用而拉长,其他区域石墨维持球状形貌。距离搅拌摩擦表面越远,基体中马氏体及残留奥氏体含量越低,硬度相应的越低,热影响区(HAZ)内马氏体以及残留奥氏体生成于石墨周边,其余部分为铁素体。FB球铁随着冲蚀磨损角度增大,抗冲蚀磨损性能提高。而FSP球铁冲蚀磨损率曲线呈双峰形态,20°及45°冲蚀角度下耐冲蚀磨损性能较好。     

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。     

提高大吨位厚大断面球墨铸铁球化率的探索

球墨铸铁中石墨绝大多数呈球团状,但随着球墨铸铁壁厚增加,凝固时间的延长,球化孕育的衰退,反球化微量元素的富集,石墨会出现:蠕虫状、开花状、碎块状、水草状等形态,铸件表层到心部石墨形态由球团状,逐渐变为团絮状、蠕虫状、开花状,碎块状等三明治现象。石墨的分布也会出现一些特殊规律,如:列队石墨球,偏聚石墨球,石墨球漂浮等。这些现象已严重影响了球墨铸铁厚大部位的球化率。我们采用合适的碳当量、铁水中加入0.005%的Sb,采用低稀土球化剂,使用高效、长效孕育等工艺方法,成功将500mm×500mm×500mm的试块心部球化率提高至Ⅵ+Ⅴ≥80%。     

瞬时孕育对球墨铸铁组织的影响

主要研究了在保证原铁水的碳和硅质量分数不变的前提下,不同的瞬时孕育剂对球墨铸铁的石墨形态和基体组织的影响。试验结果表明:不进行瞬时孕育时铁水容易发生孕育衰退,石墨球容易发生畸变,圆整度不太好,石墨球尺寸很大,数量很少,并且基体组织中出现少量的珠光体;分别使用0.15%的75硅铁粒、硅钡合金和一种含微量Bi的孕育剂进行瞬时孕育后,球墨铸铁的石墨形态得到明显改善,石墨球数量大幅增加,并且基体组织中珠光体的含量明显降低。尤其是采用含微量Bi的孕育剂进行瞬时孕育后,石墨球圆整度改善最为明显,石墨球数量达到了180个/mm2以上。     

复合稀土球化剂对球铁石墨形态和球数的影响

研究了两种球化剂及其加入量对球墨铸铁石墨形态和球数的影响,分析了复合稀土的作用机理。结果表明:含有稀土元素的球化剂加入量为1.5%时,铸态组织中形成了大量的蠕虫状石墨;加入量为1.8%时球化良好,同时球状石墨数量达到极值,圆整度高;继续增加球化剂加入量对于提高石墨球数没有明显作用,当加入量达到2.2%时局部区域出现了变态石墨。与单独加入镁球化剂相比,含RE等元素的球化剂使石墨球数增加,圆整度提高,石墨球平均直径减小。EDX分析表明石墨球中心富集了S、Y、Mg、Ca、Ce等元素,并可作为石墨形核的有效基底。     

表层石墨球化的灰铸铁件外表层片状石墨的防止

利用含有稀土的涂料实现了表层石墨球化的灰铸铁件,其组织形态由外到内依次为球化区、过渡区和灰铸铁本体。生产中发现,在某些条件下,已经实现了表层石墨球化的灰铸铁件的外表层又出现片状石墨。为防止这种现象发生,进行了研究。     

大断面球铁原铁液的石墨颗粒处理

试验了用石墨颗粒对大断面球铁原铁液进行前期处理,研究了其对模拟大断面球墨铸铁试验石墨形态的影响,结果表明,上述前期处理可显著增加石墨球数,减小石墨球径。此外,还初步分析了此种前期处理的作用机理。     

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。     

用稀土镁基涂料实现灰铸铁件表面层石墨球化工艺的研究

研究利用含有稀土镁和镁混合球化剂的涂料,成功地实现了灰铸铁件表面层石墨的球化。其组织形态由表及里依次为球化区、过渡区和灰铸铁本体。并且研究了在原铁液不同碳当量和含硫量的情况下,灰铸铁件表面层石墨形态和组织的变化。     

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。     

低蠕化率蠕铁与球化不良及衰退球铁的区别

详细介绍了低蠕化率蠕铁、球化不良球铁及球化衰退球铁的区别。金相组织的区别是:低蠕化率蠕铁的球状石墨圆整,蠕虫状石墨粗短,只有极少量的团絮状石墨,没有片状石墨,基体组织细密;球化衰退的球铁石墨形态恶化,开花状石墨和团絮状石墨较多,严重时有片状石墨,组织粗大;球化良好的铸铁,球墨圆整,极少团絮状和蠕虫状石墨,没有片状石墨,组织细密。力学性能的区别是:球化衰退球铁的力学性能已明显下降,低蠕化率蠕铁的力学性能则远高于规定要求,如果采用适当的热处理方法,在冷热交变环境下服役能显示优异性能,因此,不能笼统地将其判为废品。     

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。     

基于Matlab的球铁石墨的定量分析

随着铸铁产业的持续发展,球墨铸铁中石墨图像的定量分析迫切需要一种简便、精确、自动的检测方法。采用Matlab图像工具箱编程,对球墨铸铁石墨图像进行灰度变换、边缘检测、图像形态学及种子填充等一系列图像处理,其中在边缘检测中采用Roberts算子与Canny算子相结合的方法。在分析石墨颗粒形态特征和分布特征的基础上,提取了整体似圆度、取向角、分布距离以及石墨面积百分数4个特征量,利用这4个特征参数可以综合地反映球铁中石墨颗粒的形态及位置状态。对不同冷却条件下球铁试样中的石墨图像进行了分析,结果表明该方法能有效地用于球铁石墨的定量分析。     

风电底座球铁铸件力学性能与金相组织的研究

对比分析了QT400-18AL风电球墨铸铁件底座的本体以及附铸试块的力学性能、金相组织,结果表明：珠光体以及夹杂物的存在对铸件本体力学性能有不利影响,使本体性能与附铸试块相比存在很大的差异,需要对生产过程作严格的质量控制;珠光体体积分数越高,低温冲击值及其伸长率越低;石墨球直径越小,石墨分布越均匀,低温冲击值、伸长率以及抗拉强度越高;石墨球数增加,低温冲击值以及伸长率呈增加的趋势.     

生铁选用对灰铸铁缸体质量的影响

介绍采用球铁生铁代替铸造生铁生产灰铸铁缸体的优点:(1)球铁生铁的石墨形态与铸件要求的石墨形态相近,可以避免生铁遗传性引起的粗大过共晶石墨;(2)可以避免缸体缸筒壁上黑斑缺陷的产生;(3)w(P)量较低,避免了w(P)量过高引起的铸件裂纹。指出选择球铁生铁既要确保成分,又要考虑成本。     

风电轮毂用低温球墨铸铁的疲劳性能研究

通过控制铁水成分配比并采用脱氧工序,试制了一种可用于风电机轮毂的非标低温球墨铸铁。研究了基体组织和石墨形态对该球铁疲劳强度和断裂韧度的影响。结果表明,该球铁的这两种性能均达到了QT400-18球铁的水平;该球铁能达到符合要求的疲劳性能的显微组织为:珠光体含量<5%的铁素体基体,Ⅵ型球状石墨+Ⅴ型团絮状石墨,石墨尺寸≥6级,石墨球化级别≤3级。