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在电炉灰铁铁水中通过加入增S剂形成一定量的MnS,作为异质核心,提高孕育效果,这从理论来说是正确的,但是近年来大多数文献资料所说,电炉高牌号灰铁的含S量需控制在0.05-0.10%比较合适,然而许多工厂的实践证明,当含Mn量在1%左右时,若铸件成分分析含S量超过0.05%,铸件就开始产生缩孔缺陷,当含S量超过0.07%时就会发生批量缩孔,这种现象如何解释呢?
灰铸铁中的S有两种存在形式,一种是单质,另一种是化合状态的MnS,灰铁中起结晶核心作用的硫,主要是化合状态的MnS,我们现在的化验手段(无论是化学分析还是光谱分析),都只能分析出铸件和铁水中单质状态的S,而以化合状态(MnS)存在的S是化验不出来的。当单质S含量超过0.05%时,化合态的S含量就比较高了,此时的铁水中: MnO+FeS=MnS+FeO,FeO+C=Fe+CO,或2FeO+C=2Fe+CO2,这时铁水在凝固过程中就在析出CO或CO2的同时产生部分棕色的MnS粉沫,形成铁渣反应气缩孔。只要具备一定的条件,这种气缩孔,不仅在电炉铁水也在冲天炉铁水中发生。其实我们在电炉熔化过程中,已经增加了一部分硫,这些硫来自于:由回炉的浇注系统带来,浇注系统中的硫磷含量远高于铸件中的含量;生铁中的硫,一般生铁中的硫含量是不高的,而我们购买的普通生铁上面都携带不同程度的炉渣(拉圾),我们是不会化验的,但这些拉圾却含有较高的硫磷,会带入炉内;废钢和生铁等炉料的铁锈,氧化铁含量较高,进入铁水中会增加硫的吸收率。在这样的情况下,如果我们再补加硫化铁来增S,就过分了。实际生产高牌号灰铸铁件时,铁水中的单质S控制在0.03-0.05%之间为妥
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铸铁的热处理后只能改变基体组织,不能改变石墨的形态,因而不可能明显提高灰铸铁件的力学性能。灰铸铁的热处理主要用于铸件内应力和白口组织,稳定尺寸,改善切削加工性能,提高表面硬度和耐磨性等。
内应力退火
用以铸件在凝固过程中因冷却不均匀而产生的铸造应力,防止铸件产生变形和裂纹。其工艺是将铸件加热到500~600℃,保温一段时间后随炉缓冷至150~200℃以下出炉空冷,有时把铸件在自然环境下放置很长一段时间,使铸件内应力得到松弛,这种方法叫“自然时效”,大型灰铸铁件可以采用此法来铸造应力。
石墨化退火
以白口组织,降低硬度,改善切削加工性能。方法是将铸件加热到850~900℃,保温2~5小时,然后随炉缓冷至400~500℃,再出炉空冷,使渗碳体在保温和缓冷过程中分解而形成石墨。
表面淬火
提高表面硬度和延长使用寿命。如对于机床导轨表面和内燃机汽缸套内壁等灰铸铁件的工作表面,需要有较高的硬度和耐磨损性能,可以采用表面淬火的方法。常用的方法有高(中)频感应加热表面淬火和接触电阻加热表面淬火。[1]
牌号应用
按GB/T 9439-1988规定,根据直径30mm单铸试棒的抗拉强度,将灰铸铁分为六个牌号。灰铸铁的牌号是由“HT”(“灰铁”两字汉语拼音字首)和最小抗拉强度σb值(用φ30mm试棒的搞拉强度)表示。例如牌号HT250表示φ30mm试棒的最小抗拉强度值为250MPa的灰铸铁。设计铸件时,应根据铸件受力处的主要壁厚或平均壁厚选择铸铁牌号。
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按照HT300的经验成分配料,铁水成分:C3.0-3.1%,Si1.7-1.8%,Mn0.95-1.05%,P0.05%,S0.04%,铸件本体解剖抗拉达300N/mm2,但是连续多批产品在内浇口附近发生缩陷和缩裂,无论对浇注系统如何调整,就是不见效果, 没有办法,只能提高碳当量降低强度,调整到C3.2-3.3%,Si1.8-2.0%时,缺陷消失,但产品经加工后试压,大部分产生膨胀渗漏,本体测试抗拉也不合格,造成主机厂批量退货。联想到以往有一批同类泵体,由于听了别人的建议,用硫铁增S,铁水含S在0.07%以上时,铸件大面积缩孔,积存大量废品,为了处理这批废品,根据稀土脱硫的原理,当加入此类废品时,在孕育过程中补加少量稀土镁硅铁(约0.2%),有效地降低了硫含量,解决了缩孔问题。针对当时KP泵存在的缩陷和缩裂,虽然原铁水含硫并不高,在孕育时同样试加了少量稀土镁硅铁(约0.2%),也取得了理想的结果,缩孔问题完全解决。分析其机理,铸铁产生缩陷,主要还是铁水中的气体(包括氧、氮、氢等)作怪,这些气体在凝固后期析出时,铁水无法补充,产生了缺陷,而稀土镁硅铁作为一种灰铁变质剂(也是一种孕育剂),却好是脱除气体的能手,铁水含气量大幅度减少,缺陷也就了。
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材料名称:球墨铸铁
牌号:QT600-3
标准:GB 1348-88
●特性及适用范围:
为珠光体型球墨铸铁,具有中高等强度、中等韧性和塑性,综合性能较高,耐磨性和减振性良好,铸造工艺性能良好等特点。能通过各种热处理改变其性能。主要用于各种动力机械曲轴、凸轮轴、连接轴、连杆、齿轮、离合器片、液压缸体等零部件
●化学成份:
碳 C :3.56~3.85
硅 Si:1.83~2.56
锰 Mn:0.49~0.70
硫 S :0.016~0.045
磷 P :0.035~0.058
镁 Mg:0.041~0.067
注:RxOy:0.033~0.049
●力学性能:
抗拉强度 σb (MPa):≥600
条件屈服强度 σ0.2 (MPa):≥370
伸长率 δ (%):≥3
硬度 :190~270HB
密度:7.3单位为t/m或者 g/cm
●热处理规范及金相组织:
热处理规范: 930℃,2h正火空冷, 600℃,2h,回火空冷
金相组织:珠光体+铁素体
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