厚大断面球墨铸铁件的质量影响因素及控制措施.docx

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1、中机生产力促进中心徐用岩厚大断面球受铸铁件一般指壁厚大千100nm的优件，其自20世纪70年头起先出现。随着球墨铸铁生产技术的不断提高,厚大断面球墨铸铁件的应用也愈加广泛，包括铁素体球铁和珠光体球铁，涉及到风电、核电、造船、冶金、王型机床等诸多领域。目前，国内外很多生产企业都在主动研制厚大断面理麴铸铁件，典型产品有风力发电机组中的轮58和机座、大型船舶柴油机的发动机缸体、核乏燃料储运容溺、汽兜机岫承座等。本文将培合国内外法造行业生产、技术及科研人员的生产闻历及探讨成果，曲厚大断面球黑优快件的质鼻影响因素及限制措施进行介绍。1厚大断面球器铸铁件存在的问题由于摩大断面球里饰铁件的尺寸大、壁厚，铸适

2、时热客量大,凝固堤慢.极易造成元素保析、球化衰退与孕若衰退.从而导致铸件的组织和基体发生改变，特殊是在铸件的心部更加严竣。主要表现为石IS球粗大，石墨球架量少，石塞漂移.石墨球产生丽变,形成各种非球状石壁，如碎块状、开花状和残虫状等。同时由亍凝固时溶质元素的再安排迁会出现严峻的元素保析及晶间化合物、反白口、坨孔、绳松等一系列问题,导致铸件的力学性能变差。如图1、图4所示。2厚大断面球度侯铁件的质影响因素通过对生产及探讨状况的分析归纳，表1列出了尊大断面球果法铁件常见向鹿的影响因素。3厚大断面姊懿铸铁件生产的限制措施(1)炉料的影响与限制与大断面球爨值铁件的生产多采纳高纯生铁。生铁中的微H元素总

3、和低于0.1，有利于获得成分合格的铁液，削减杂质元素晶界倜析的程度，减弱干扰元素对石纥球化的影响。炉料中的废钢以优质碳素钢为宜,要严格跟制p.w及微是元素含案,防止反球化元素及保析元素过So表2列举了一些晶间化合物形成元素的临界含(2铁液成分的影哨与选择由于厚大断面煤肥铸铁件极易出现石典漂移、石胭崎变、球化衰退弊除陷.国内外的大探讨和试验表明，严格限制铁液的化学成分能第有效削减这些跳陷的产生。表3给出了生产学大断面球果铸铁件铁液化学成分含量的尊考值.当然，依据各类产品的不同特性要求，在实际生产中，一些成分的限制含是可签须要微小的调整。微费元素和合金元素对厚大断面球星铸铁件质量的影咆也倍受探讨者

4、的关注。以下介绍了常用依及合金元素的限制要点。1)sb.豆大断面球铁中加入适的Sb时,通过与稗土的作用.可有效地抑制碎块状石SJ的形成,并豌改三断面中心部位的球化状况,使得球径小、球数多。生产实践表明,对于壁厚20Omm的慌件.加入0.0053的sb,授孕盲必理后，可得到非常四整的石果球，并且在单位面积上石爱球的数整与不加sb相比增加了一倍。Sb蘸够促使基体中形成珠光体.任用于厚大断面珠光体球快件的生产.2)ba。ba具有剧烈的孕盲作用，其形核实力强,在铁液中统大增加石果结晶核心并具有抗衰退性崔,但单独加ba的作用是有限的，当ba与Sb复合加入时,ba促使大石墨形成核心,Sb则吸附在共晶团边界

5、上,从而抑制石墨长大,可以获得良好的球化效果.3)bi.bi在均定范围内加入到铁液中，可以和稀土元素作用形成稳定的高熔点化合物.有利于球墨的异质形核.而且其易在球墨四周形成包围层。当bi的加入是为0.005W时，可有效的化石及，增加球受的数和球化率，改善理化级别，阻岩或削减彳形石8S的形成。bi可以提高球廖铸铁星体中的铁素体含。4)snsn是消退碎快状石婚产生的元素.缘由是其可以强化包围石缰的熨氏体壳,从而防止石绻球发生埼变。Sn的加入能够增加基体的珠光体含1,5）cuCu可以细化石果和强化珠光体，阻挡铁素体形成，在厚大断面铸件中加入cu.镌明显提将铸态机械性能,并改三厚大断面组织的均一住。一

6、皴加入器为0.8加8品6）mo。m。是檐定碳化物元素,能够提将厚大断面球堡接铁的抗镀变实力，提高球化等级，加入S1.一般为02%04S0通常与CU联合加入,促进大断面铸件中心部位球化.抑制石器漂移,加入量cu:m。为2:1。3预处理工艺预见理工艺,即在球化但理之前，通过加入预总理剂.而铁液中的。.5限制在较低和稳定的水平，并形成稳定的形核质点.为球化反应供应良好条件。预批理工艺主要优点有.降低球化剂的加入I1.提高mg的汲取率：增加单位面积石绻球数，提高球化率：净化铁液,去除铁液中的夹杂物,形成高质累的、检定的干活,易干扒除：降低铁液缩松倾向：提高抗衰退实力。（旬理化和孕离於理1）球化剂与孕育

7、剂国外多采纳纯镁球化剂或贷铁链球化剂.其对铁水纯净度要求较高。依据我国的资源特点,国内多采纳稀士快球化剂。探时表明,王稀土铁球化剂脱硫实力强，石果球回堂.抗衰退实力强,更任合于厚大断面球铁件生产。轻稀土球化剂通过豆合添加少累sb,能够显著提高球化等圾与球数。由于各种球化剂超有其自身的特点，在实际生产中.可单独运用,也可协作运用。前苏联、美国、德国等瞥技探讨过统钮及铝合金处理球BJ铸铁.并指出就是目前全部元素抗球化衰退、细化品粕箭好的元素。孕育剂的组成和数量对原大断面球铁的孕存效果有着干脆把Q吼为防止碎块状石果,孕育剂以不超过0.4%为宜。在孕育剂中添加适震的sb、bi、ba等检尽元素,也可提高

8、孕育效果,消退变异石墨.改善铸件在链。如有来为表明，在厚大球绳优铁件爆炼和球化、学芽见理过程中，合理运用增碳剂，会产生很好的孕房效果,特殊是对球状石IB的孕房作用是其他种类的孕离剂难以比拟的。但是,加入他破剂会使铁液的含累显上升,需将铁液第IS保温,以避开氨气孔腺陷的产生。2球化和孕耳工艺冲入法姑理方式设备比较简洁，简洁襟作，在生产中税捷性较强，但由于存在较多不确定因素,冲入法难以保证球化效果的一样性。盖包法保留了冲入法操作简洁的优点,目能埒使球化剂的汲取率增加,提高球化的稔定性,在国外已及应用于厚大断面风电球快件的生产。球化必理时要留怠限制起爆时间和反应时间。怡当选取球化温度,保证球化剂按充

9、分汲取、翅化物夹渣和气体充分上浮到渔中。淳大Siia球餐椅快件的孕育较中小或前壁件有很大差别。对于,淳大断面球绻铸铁,孕盲姑理可以增加石费球数，缩短C向石墨球犷散的距离，有利亍削被元素的晶析。为了达到良好的孕育效果,很多企亚采纳了多次孕育方式,包括出铁孕育、包内孕若、孕若块孕若、型内孕若等。对铁液进行多次学巧见理能较好地避开孕后衰退现象.并能班化石S1.出加石缗球锐,提高铸件的力学性能。在生产实践中，一些企业采纳了喂统法迸行球化及孕育必理,可以简化操作过程,有效限制球化剂和孕育剂的加入里,提JS球化元索的汲取率，理低原材料成本，且污染较小，利于环保。用限线法进行勉理，削减了人为因素的影响.更理

10、过程平稳可控.球化质量卷!定.能够满点较大型球爆铸铁件的球化、孕育要求。5悌造工艺限制保证砂型的轻度和紧实度，以及砂箱的刚度和强度。（2）限制铁液出炉温度,一般在1460%以下。出炉温度过高,可能引起含瞪和含碳!加。为舞开碎块状石IS产生，应在球化孕后必理后2。分神内浇注完毕。（3）浇注素统设计。可通12相关模以软件如magma,pr。CaSt等，对浇注系统进行优化，使铁液平稳充型，保证厚大部位的凝固得到有效补缩。为了防止夹酒,利于充里,可在浇注系蜕中设置过滤网或闭港装置。目前.在大型风力发电机低温高韧性铁索体球维饰快件生产近程中,基本上采纳先进的无胃口浇注工艺,完全依界域圈铸铁级固的石婚化膨

11、胀特性进行补缩，铸件工艺出品率高。为消退厚大断面球铁件的缩松跌陷，有的生产企业采纳了排气片工艺,即在厚大部位表面设詈排气片,在铸件凝固时可以对其形成液态静压力，进而起到补缩作用。对于厚大断面防件，为了防止产生端孔和培松.宜选择低温浇注（1350Ci下）,浇注温度适当降低,可恺加液体砧度,增大石图上浮的临界球径.这样漂移所需阻力堵大，有利于防止石墨漂移。有探讨表密，浇注温度每上升IOCX液态收措将增加IU4）加快冷却速度。可果纳加冷铁、强制冷却或金属型挂砂的方式加快铸件冷却,缩短窥因时间.以提高铸件质I1.铸铁冷铁的导热率较高,蓄匏实力强，应用很广。石及冷铁的导热率是侯铁冷铁的三倍左右，但蓄热实

12、力小，适用于强制冷却条件。对于特大型厚壁球铁铸件,进行强制冷却限制是必各的手段。强制冷却一般包括风冷、穿冷、水冷等。对于某些容溺铸件.为了增加内腔部分激冷效果.也可采纳液氮冷却方式加快铸件凝固速度。应当指出,在强制泠却条件下，铸型材料表面；！砂层材料和厚度,对国冷有明显影响,砂层的热阻占总热殂的90%以上,所以合理造用覆砂层材料和厚度是尖键。进行强制冷却时，需留意平安。由于豆大断面球组法铁件的质影响因素比较困玳，且一些因素正会相互限制.所以对有些问题还存在不同的观点。JS若厚大断面球墨铸铁件应用领域的不断扩大.对优件的性能要求也在不断提高,如风电傥件的低温性能.疲惫强度、酎腐蚀性等等。因此，厚大断面球尽铸铁件的生产还会屐到更多的挟战。为了得到优质的铸件,很多工艺措施还有待进一步探究来讨。（收稿日期：2015-0678）