铸态高强度球墨铸铁的生产工艺分析.docx

铸态高强度球墨铸铁的生产工艺分析【摘要】分析了采用中频炉熔炼生产QT500-7球墨铸铁件的工艺过程。讨论了如何合理控制铁水成分、选择合适球化处理方法生产出符合标准要求的合格铸件。【关键词】高强度球墨铸铁成分球化孕育球墨铸铁自1947年问世以来以其优良的性能在很多领域可以替代铸钢所以在机械制造行业被广泛应用。球铁优良的性能与其石墨形态关系密切球形的石墨改善其对基体的割裂作用使其具有高力学性能的同时还具有较好的耐磨性、减震性等优点。球墨铸铁按其基体组织的不同分为铁素体基、铁素体一珠光体基和珠光体基球墨铸铁。球铁的强度、硬度随着珠光体含量增加而提高塑性和韧性则往往会下降。本文通过对石墨形态和基体组织的控制通过试验结果分析高强度QT500-7球墨铸铁的生产工艺。一、性能要求QT500-7球墨铸铁的力学性能要求：抗拉强度≥500Mpa屈服强度≥320Mpa伸长率≥7%布氏硬度170-230HB。二、化学成分的选择从性能要求来看既要保证有较高的抗拉强度同时还要保持断后伸长率达到较高的水平成分的合理选择是关键。我们主要考虑以下几种元素。1、碳。碳是促进石墨化元素。碳的含量不但影响石墨的形态、数量还会影响铁液的铸造性能同时增加碳会增加铁素体使强度下降。所以在保证有足够数量的石墨球的情况下含碳量不宜过高可以选择在3.6%～3.8%之间。2、硅。硅是促进石墨化和稳定铁素体元素。增加硅可以增加铁素体含量因而降低强度、硬度同时提高塑性。从QT500-7性能来看需要保证有足够的珠光体同时还有一定量的铁素体才能满足要求。故硅的质量分数控制在2.5%～2.6%。3、锰。锰是稳定和细化珠光体元素。锰对珠光体的促进作用是有限的加入过多会增加碳化物、白口层反而使力学性能下降。因此锰不能作为增加珠光体的主要元素可以控制在0.3%～0.4%。4、硫和磷。硫和磷会引起脆性增加过多会显著影响断后伸长率。硫、磷含量要控制在0.03%以下。如果硫含量过高可以脱硫处理磷只能通过原材料的成分控制。5、镁。镁是球化元素铁液中必须保留一定的残留量才能保证良好的球化效果。同时镁含量不能过多过多会影响石墨形态和产生白口一般会将镁控制在0.45%～0.55%之间。6、铜。铜不但对石墨化有利还会细化稳定珠光体抑制铁素体。铜含量增加会提高强度而不会对伸长率有太多影响。铜的含量可以选择在0.2%～0.25%的范围。三、原材料的选择3.1炉料的选择生铁选用球墨铸铁专用Q10生铁废钢选用纯净低锰碳素钢增碳剂选用含硫≤0.15%、灰分≤2%高碳石墨电极。3.2球化剂和孕育剂选用球化剂的选择与铁液和铁液的含硫量有关同时还要考虑衰退情况中频炉熔炼容易球化衰退和产生白口可以选择稀土球化剂。硅钡孕育剂有较强的抗衰退能力并促进石墨化增加石墨球数量抑制渗碳体和磷共晶的生成同时有脱氧脱氮巩固球化剂的作用故考虑选用硅贝孕育剂。四、球化孕育处理采用堤坝式球铁包进行球化处理。球化剂加入球铁包堤坝一侧采用铁液质量0.2%的硅钡孕育剂覆盖。按比例要求加入电解铜。球化处理采用冲入法处理处理时铁液分两次出水先倒入质量的三分之二等到球化反应充分后再倒入另外的三分之一同时冲入铁液质量0.6%的硅钡孕育剂。浇注是为了防止孕育衰退采用随流孕育孕育比例质量分数为0.2%。这样石墨球个数才会越多球径越小、越圆整分布越均匀低温冲击韧性才会有保障。为防止衰退从球化起爆开始到浇注的时间应控制在15min之内。五、试验结果采用中频炉熔炼浇注Y型单铸试块进行力学性能分析试样1抗拉强度535Mpa屈服强度345Mpa伸长率11-5硬度184HB；试样2抗拉强度505Mpa屈服强度325Mpa伸长率13.5硬度171HB；试样3抗拉强度560Mpa屈服强度350Mpa伸长率11硬度189HB。从实验结果来看三个试样均达到标准性能要求。六、结语（1）球铁生产要严格控制化学成分碳、硅、锰和铜含量符合工艺要求降低磷和硫的含量。保证铁素体―珠光体基组织的合理比例。（2）严格控制球化和孕育处理过程保证石墨形态。（3）按工艺要求控制生产过程试样性能完全符合QT500-7的性能要求即合格。