第五章球鐵和蠕鐵的生產(chǎn)與控制.ppt

第五章 球鐵和蠕鐵的生產(chǎn)與控制,主要內(nèi)容,球鐵的鑄造性能 球鐵的生產(chǎn)與控制 球鐵中常見缺陷及防止 蠕鐵的生產(chǎn)與控制,第一節(jié) 球鐵的鑄造性能,凝固特點 鑄造性能 工藝特點,一、凝固特點,共晶凝固范圍寬 相同成分的球鐵與灰鐵的冷卻曲線 糊狀凝固 同一溫度梯度下球鐵與灰鐵的固液共存區(qū) 共晶膨脹大 球鐵與灰鐵凝固膨脹量的比較,二、鑄造性能,流動性較好 近共晶，球化劑 相同碳當(dāng)量球鐵與灰鐵的流動性比較 收縮特性 球鐵和灰鐵的自由線收縮曲線（收縮前膨脹） 鑄型剛度對鑄件致密性的影響 內(nèi)應(yīng)力 彈性模量大熱導(dǎo)率低,三、工藝特點,鑄型 收縮尺，緊實度 澆注系統(tǒng) 快澆，平穩(wěn)，擋渣，冒口和冷鐵,第二節(jié) 球鐵的生產(chǎn)與控制,材質(zhì)確定 化學(xué)成分的選擇 生產(chǎn)工藝的確定,一、材質(zhì)確定,f基qt p基qt （f+p）基qt或（p+f）基qt b基qt a-b基qt m基qt a基qt,二、化學(xué)成分的選擇,c、si及ce（鑄性力性） cg量圓整度 鑄造性能 cm（游離態(tài)）影響性能 石墨漂浮 球化劑加入量 （球鐵含碳量與殘余鎂量的關(guān)系）,si固溶強(qiáng)化 穩(wěn)定f，f量 結(jié)晶過冷和白口傾向 細(xì)化g，g圓整度 韌性（尤其是韌脆轉(zhuǎn)變溫度） （球鐵含硅量與韌脆轉(zhuǎn)變溫度的影響）,ce的確定與c、si量的確定 壁厚 球化劑 工藝,一般ce先4.5，終硅量2 故fqt c3.64.0，si2.42.8 pqt c3.43.8，si2.22.6,c+si/7=4.5%,c+si/7=3.9%,si%,c%,石墨漂浮,白 口,正 常,mn 影響：脫s 穩(wěn)定并細(xì)化p 極易偏析 韌脆轉(zhuǎn)變溫度 （球鐵含錳量對韌脆轉(zhuǎn)變溫度的影響） 一般加入量：fqt中 0.30.5 pqt中 0.50.8 bqt中 0.5,p 影響：嚴(yán)重偏析 易產(chǎn)生縮孔縮松 韌脆轉(zhuǎn)變溫度 一般加入量：0.07 對高韌性要求則0.04,s 影響：反g化，影響球化效果 形成s化物 球化劑用量 （原鐵液含硫量與球化劑加入量關(guān)系） 一般：原鐵水中要求0.1,mg、re mg： 脫o脫s 沸騰，精煉 球化能力 白口傾向 吸熱,re： 脫o脫s時效長，反應(yīng)平穩(wěn) 球化能力mg 強(qiáng)化基體，耐磨耐蝕性mg,一般加入量標(biāo)準(zhǔn) 壁厚的影響 （不同壁厚對鎂和稀土殘留量的要求） 若mg殘白口，夾渣，縮松，皮下氣孔 re殘白口，偏析，g惡化,合金元素 cupqt mo熱穩(wěn)定性 nibqt,干擾元素,參考鑄鐵手冊中球鐵化學(xué)成分,三、生產(chǎn)工藝的確定,熔煉工藝 球化處理和孕育處理 質(zhì)量控制 熱處理 特殊問題,1、熔煉要求,一高 高 溫 三低 低 s 低 p 低夾雜,2、球化處理和孕育處理,球化處理 球化劑 加入鐵水中，使g結(jié)晶成球狀的物質(zhì) 條件 強(qiáng)的脫o脫s能力 使g向c向生長,種類 鎂系球化劑 稀土系球化劑 鈣系球化劑 （球鐵中氧化物的生成自由能與溫度的關(guān)系） （球鐵中硫化物的生成自由能與溫度的關(guān)系） （球鐵中常用鎂系球化劑） （球鐵中常用稀土系球化劑）,方 法 鐘罩法 壓力加鎂法裝置 轉(zhuǎn)動包球化法 沖入法 型內(nèi)球化法,用量 mg加入mg殘mg脫smg耗 一般：其中mg脫s0.76（s原s殘） 吸收率a（mg殘 mg脫s）/ mg加入 注：mg的球化能力約為re的2倍 mg耗與操作工藝有關(guān) mg加入與實際鐵水量處理有關(guān),孕育處理 目的 種類（球鐵常用孕育劑） 方法 用量（以75sife為例） （pqt0.51.0，fqt0.81.4）,球化孕育工藝小結(jié),修包烘包裝球化劑出鐵水（2/33/5）球化處理扒渣二次出鐵水孕育處理攪拌扒渣取樣檢測合格后澆注,三、質(zhì)量控制,反應(yīng)時間 火苗 三角試樣（球鐵的三角試樣檢驗） 快速金相法 比電阻法 熱分析法,四、熱處理,方法、工藝、特點、目的 注：qt可通過熱處理大幅度改善性能； 與狀態(tài)圖相聯(lián)系，制定生產(chǎn)工藝。,五、特殊問題,大斷面 薄壁 鑄態(tài) 高強(qiáng)度高韌性,第三節(jié) 球鐵常見缺陷及防止,球化不良和球化衰退 縮孔和縮松 皮下氣孔 應(yīng)力變形和裂紋 夾渣 石墨漂浮 反白口,一、球化不良 球化衰退,現(xiàn)象： 球化不良處理后未達(dá)到等級要求 球化衰退開頭有，原來無；小件有，大件無 特征：宏觀斷面有黑點，嚴(yán)重時呈暗灰色，晶粒粗大；微觀上集中分布大量蟲g,原因 球化不良mg殘或re殘不足；干擾元素過多（如球化劑加入量不足；鐵水中s、o量過高，干擾元素多；處理工藝不當(dāng)） 球化衰退mg殘或re殘不足；孕育不良（氧化；回s）,措施 球化不良用較低s的爐料；增加mg、re量；嚴(yán)格控制操作工藝；控制熔煉條件 球化衰退保證鐵水中有足夠的球化劑量；降低原鐵水中s量，快澆，勤扒渣覆蓋；補(bǔ)加孕育劑,二、縮孔和縮松,特征 縮孔明縮孔（外界相通，壁較光滑） 暗縮孔（內(nèi)部局部熱節(jié)凹陷） 縮松宏觀（孔壁粗大，排滿枝晶） 微觀（厚大斷面處，枝晶間）,場合、時間 縮孔出現(xiàn)在最后凝固處或熱節(jié)處；一次結(jié)晶時形成； 縮松枝晶間；任何階段都會產(chǎn)生,原因球鐵的凝固特性 ce，p ，mg殘，鑄型剛度，mo時易形成 措施工藝問題 鑄型緊密度，內(nèi)澆道薄而寬， t澆,三、皮下氣孔,特征 表皮以下0.52mm處分布很多均勻的蜂窩狀、圓形或橢圓形的12mm的針孔 原因 內(nèi)部mg蒸汽 外部空氣、鑄型、h2、h2s,措施 t澆 mg殘，s 烘干球化劑、孕育劑 鑄型水分，開放式澆注系統(tǒng) 加工余量,四、應(yīng)力變形和裂紋,特征,原因 ce，cm形成元素，冷速，孕育不充分，含p量，鑄件結(jié)構(gòu)不合理 措施 開箱溫度700 ，低溫退火,五、夾渣,特征 鑄件上表面（相對澆注位置），泥芯下面，鑄件死角處；斷口呈暗黑色，無光澤，深淺不一，分布不均 原因 球化處理反應(yīng)產(chǎn)物 措施 s、o量，保證球化前提下mg、re加入量；適當(dāng)re；si；澆溫，平穩(wěn)擋渣，勤扒渣,六、石墨漂浮,特征 鑄件上表面，泥芯下死角；斷口呈黑色斑紋，均勻分布 原因 ce，超過共晶點 措施 嚴(yán)格控制ce（c4%，si%）；冷速，加冷鐵；加入反g化元素；加工余量,七、反白口,特征 鑄件熱節(jié)中心。白口形態(tài)與鑄件外輪廓呈方向性，白亮塊，輻射針狀，中間有縮松 原因 元素偏析，孕育不良、衰退 措施 保證球化的前提下re、mg加入量，強(qiáng)化孕育，澆溫,第四節(jié) 蠕鐵的生產(chǎn)與控制,工況分析 綜合性能分析 生產(chǎn)與控制,一、工況分析,強(qiáng)度高，斷面敏感性小，鑄造性能好 復(fù)雜大件 較高力學(xué)性能，較好導(dǎo)熱性 熱交換頻繁，溫差大的鑄件 強(qiáng)度較高，致密性好 代替高牌號ht,二、鑄造性能和強(qiáng)度性能,介于ht和qt之間 流動性優(yōu)于qt和高牌號ht（流動性試驗） 收縮性介于兩者間 耐磨性高于ht（耐磨性試驗） 導(dǎo)熱性好（耐熱疲勞性試驗）,三、生產(chǎn)與控制,化學(xué)成分大體同qt c：3.43.8 si：高f基 低，mnp基 p：同qt s：略高于qt（蠕化區(qū)） 合金元素：b、sb、mo、cr,蠕化處理 方法同qt 過程少量mg、re加入 resi，remg加入 mgti（反球化元素） 蠕化劑的類型,質(zhì)量控制 三角試