孕育劑對(duì)鑄件材質(zhì)的影響研究_圖文

1、孕育劑對(duì)鑄件材質(zhì)影響的研究一拖（洛陽）鑄鍛有限公司 梁加芳摘要：采用硅鐵孕育劑、硅鋇孕育劑和稀土鉻錳硅三種孕育劑，在鑄件上進(jìn)行鑄件組織性能試驗(yàn)，研究孕育劑對(duì)鑄件性能和組織的影響。試驗(yàn)表明采用復(fù)合孕育方法不但可以保證鑄件本體的機(jī)械性能與組織要求，而且可以改善鑄件石墨形態(tài)，改善鑄件的加工性能。Abstract:Application SiFe 關(guān)鍵詞：孕育劑 鑄件材質(zhì) 試驗(yàn)研究1 概述本次材質(zhì)工藝試驗(yàn)根據(jù)生產(chǎn)鑄件所采取的不同孕育劑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)?zāi)康模阂皇球?yàn)證不同孕育劑對(duì)鑄件材質(zhì)性能的影響；二是檢測(cè)同一鑄件不同部位機(jī)械性能和金相組織（強(qiáng)度、硬度、金相等）的差異性，用以評(píng)價(jià)材質(zhì)對(duì)冷卻條件的敏感性；

2、三是驗(yàn)證采用復(fù)合孕育劑代銅生產(chǎn)鑄件的材質(zhì)性能與銅鉻合金化工藝生產(chǎn)鑄件材質(zhì)的差異性；四是為鑄件的材質(zhì)控制和改進(jìn)提供工作方向，同時(shí)為改善理化檢測(cè)手段及監(jiān)管體制提供依據(jù)。2 試驗(yàn)方案2.1本次鑄件工藝試驗(yàn)選擇在原鐵液成分相近的情況下，分別采用硅鋇復(fù)合孕育+Cr，稀土鉻錳硅復(fù)合孕育，硅鐵孕育+Cu、Cr三種工藝方案，對(duì)爐前包內(nèi)鐵液進(jìn)行處理，澆注干式四缸鑄件。每一種工藝方案對(duì)應(yīng)所澆注的鑄件流水號(hào)，每一種方案取一個(gè)鑄件進(jìn)行解剖和材質(zhì)檢驗(yàn)。檢測(cè)分析同一鑄件上不同部位不同壁厚的硬度、強(qiáng)度及金相組織，檢測(cè)鑄件的組織均勻性。2.2 三種工藝方案工藝參數(shù)見表1表1 三種工藝方案工藝參數(shù)工藝方案C%Si%Mn%S%P

3、%Cr%Cu%備注A3.20-3.351.8-2.00.8-1.0%0.12%0.08%0.2-0.3硅鋇+CrB3.20-3.351.8-2.00.8-1.0%0.12%0.08%0.2-0.3稀土鉻錳硅C3.20-3.351.8-2.00.8-1.0%0.12%0.08%0.2-0.30.3-0.4硅鐵+Cu、Cr2.3現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)及檢驗(yàn)方案2.3.1按三種工藝方案要求控制化學(xué)成分和進(jìn)行爐前處理（孕育及合金化）；每種方案的第1包澆注1組單鑄試棒，每組三根。試棒開箱時(shí)間全部為15分鐘。2.3.2 試驗(yàn)鑄件按三種方案每種各檢查7件鑄件硬度，要求記錄流水號(hào)；硬度檢驗(yàn)位置在缸頂面，每個(gè)鑄件檢查3個(gè)

4、位置。2.3.3 每種工藝方案依據(jù)所對(duì)應(yīng)流水號(hào)各取一個(gè)鑄件進(jìn)行解剖，檢驗(yàn)鑄件不同部位本體的硬度、抗拉強(qiáng)度及金相組織；本體取樣部位包括：缸頂面、軸瓦、油道、缸孔壁、底部法蘭、底部側(cè)端等部位。3 試驗(yàn)過程3.1鐵液化學(xué)成分控制爐前鐵液化學(xué)成分檢驗(yàn)結(jié)果見表2表2澆注試棒爐前包內(nèi)鐵液化學(xué)成分樣品C%Si%Mn%S%P%Cr%Cu%白口深度爐前處理（1.2噸鐵液）原鐵液3.141.500.840.0710.0580.090.0422mm方案A3.241.920.900.0680.0590.260.138鉻鐵5Kg，硅鋇2Kg， 75硅鐵2Kg方案B3.221.860.900.0700.0600.170.

5、0510稀土鉻錳硅5Kg，鉻鐵1Kg，75硅鐵2.5Kg方案C3.202.100.900.0650.0590.280.447銅5Kg，鉻鐵4.5Kg， 75硅鐵6Kg說明：由于原鐵液C含量偏低，包內(nèi)加入1.5Kg增碳劑進(jìn)行增碳處理3.2 澆注過程澆注過程隨流孕育量157g，澆注溫度范圍：1406-1414（工藝要求1390-1430）。4 鑄件硬度檢驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)果4.1 鑄件硬度檢驗(yàn)部位為缸頂面，鑄件硬度要求HB180-2504.2 硬度檢驗(yàn)結(jié)果見表2表2 鑄件硬度檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)比（平均值）工藝方案部位1部位2部位3平均值硬度差備注A202.0 188.9 196.6 195.8 15.4 硅鋇+Cr

6、B193.3 193.7 192.7 193.2 5.1 稀土鉻錳硅C197.0 192.3 197.3 195.5 6.4 硅鐵+Cu、Cr4.3 硬度檢驗(yàn)結(jié)果分析4.3.1 從表2的檢驗(yàn)結(jié)果看，三種工藝方案澆注的鑄件硬度接近，但是硬度差區(qū)別較大。采用稀土鉻錳硅工藝生產(chǎn)的鑄件硬度差最小，而采用Cr+硅鋇工藝方案鑄件硬度差明顯較大。4.3.2分析出現(xiàn)這種情況的原因：在鑄件整體硬度水平接近的情況下，硬度差存在差異的原因主要是化學(xué)成分的不均勻，特別是采用包內(nèi)處理的工藝，合金的熔點(diǎn)、粒度大小對(duì)成分均勻性有一定影響。稀土鉻錳硅作為一種合金化孕育劑，有利于合金元素在鐵液中的快速溶解，對(duì)改善鑄件端面硬度均

7、勻性有一定作用。5 鑄件本體解剖檢驗(yàn)結(jié)果5.1 鑄件本體解剖檢驗(yàn)部位：缸頂面水道、油道、底面、缸孔壁及軸瓦螺栓柱。5.2 本體性能檢驗(yàn)結(jié)果分析三種工藝方案澆注的鑄件本體強(qiáng)度及硬度檢驗(yàn)結(jié)果接近，說明目前采用復(fù)合孕育方法代替貴重金屬銅，可以保證鑄件本體機(jī)械性能。表3 干式四鑄件本體抗拉強(qiáng)度及金相組織檢驗(yàn)結(jié)果序號(hào)樣號(hào)取樣部位樣品厚度mm硬度HB強(qiáng)度MPa強(qiáng)度/硬度石墨形態(tài)及石長珠光體%滲碳體%A：采用Cr+硅鋇孕育工藝生產(chǎn)1A1底部法蘭271912221.16 A，4級(jí)98<12A2底部側(cè)面端頭301982381.20 A+少塊，4級(jí)98<13A3油道直徑401892471.31A，4級(jí)

8、98<1平均值1922481.28B：采用稀土鉻錳硅工藝生產(chǎn)1B1底部法蘭271972471.25 A，4級(jí)98<12B2底部側(cè)面端頭301991980.99 A，4級(jí)98<13B3油道直徑401842531.38A，4級(jí)98<1平均值1922611.47C：采用Cu+Cr工藝生產(chǎn)1C1底部法蘭271922831.47A，4級(jí)98<12C2底部側(cè)面端頭301952301.18 A，4級(jí)98<13C3油道直徑401902681.41A，3級(jí)98<1平均值1912711.425.4 鑄件本體部位金相組織照片（典型視場(chǎng)）見圖1-圖6 圖1：（A+少塊，4級(jí)）

9、 圖2：（A，4-5級(jí)） 圖3： （A+少D） 圖4： （A，4級(jí)）5.5本體金相組織分析5.5.1 從表7的檢驗(yàn)結(jié)果來看，三種工藝方案在保證一定孕育量的基礎(chǔ)上，鑄件本體的金相組織基本達(dá)到鑄件零件的技術(shù)要求。5.5.2 軸瓦部位受內(nèi)澆口等因素影響，石墨形態(tài)及石墨長度水平與同一鑄件其它部位有一定差異性，該部位比其它部位更容易形成D、Espan型石墨或石墨變長傾向。6 結(jié)論6.1 通過本次三種工藝方案的試驗(yàn)，說明使用復(fù)合孕育方法不但可以保證鑄件本體的機(jī)械性能與組織要求，而且可以改善鑄件本體石墨形態(tài)，改善鑄件的加工性能。6.2采用的Cr+硅鋇復(fù)合孕育方法，其優(yōu)點(diǎn)是與其它兩種方案相比成本最低，且有利于鑄件本體形成A型石墨，其缺點(diǎn)是硅鋇孕育劑促進(jìn)石墨化作用較強(qiáng)，必須配合Cr使用，鉻鐵在包內(nèi)加入，由于其熔點(diǎn)較高，如果熔化不均勻，容易造成鑄件成分及硬度不均勻傾向。另外，采用該工藝必須控制碳當(dāng)量范圍，碳當(dāng)量偏高時(shí)（大于4.0%），可能會(huì)造成鑄件料軟。稀土鉻錳硅作為一種合金化孕育劑，對(duì)提高灰鑄鐵強(qiáng)度有顯著作用，國內(nèi)某公司已經(jīng)在鑄件零件上使用稀土鉻錳硅，批量生產(chǎn)高性能的鑄件。6.3 為了生產(chǎn)高強(qiáng)度灰鑄