第五章球铁和蠕铁的生产与控制.ppt

第五章 球铁和蠕铁的生产与控制,主要内容,球铁的铸造性能 球铁的生产与控制 球铁中常见缺陷及防止 蠕铁的生产与控制,第一节 球铁的铸造性能,凝固特点 铸造性能 工艺特点,一、凝固特点,共晶凝固范围宽 相同成分的球铁与灰铁的冷却曲线 糊状凝固 同一温度梯度下球铁与灰铁的固液共存区 共晶膨胀大 球铁与灰铁凝固膨胀量的比较,二、铸造性能,流动性较好 近共晶，球化剂 相同碳当量球铁与灰铁的流动性比较 收缩特性 球铁和灰铁的自由线收缩曲线（收缩前膨胀） 铸型刚度对铸件致密性的影响 内应力 弹性模量大热导率低,三、工艺特点,铸型 收缩尺，紧实度 浇注系统 快浇，平稳，挡渣，冒口和冷铁,第二节 球铁的生产与控制,材质确定 化学成分的选择 生产工艺的确定,一、材质确定,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、化学成分的选择,c、si及ce（铸性力性） cg量圆整度 铸造性能 cm（游离态）影响性能 石墨漂浮 球化剂加入量 （球铁含碳量与残余镁量的关系）,si固溶强化 稳定f，f量 结晶过冷和白口倾向 细化g，g圆整度 韧性（尤其是韧脆转变温度） （球铁含硅量与韧脆转变温度的影响）,ce的确定与c、si量的确定 壁厚 球化剂 工艺,一般ce先4.5，终硅量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 影响：脱s 稳定并细化p 极易偏析 韧脆转变温度 （球铁含锰量对韧脆转变温度的影响） 一般加入量：fqt中 0.30.5 pqt中 0.50.8 bqt中 0.5,p 影响：严重偏析 易产生缩孔缩松 韧脆转变温度 一般加入量：0.07 对高韧性要求则0.04,s 影响：反g化，影响球化效果 形成s化物 球化剂用量 （原铁液含硫量与球化剂加入量关系） 一般：原铁水中要求0.1,mg、re mg： 脱o脱s 沸腾，精炼 球化能力 白口倾向 吸热,re： 脱o脱s时效长，反应平稳 球化能力mg 强化基体，耐磨耐蚀性mg,一般加入量标准 壁厚的影响 （不同壁厚对镁和稀土残留量的要求） 若mg残白口，夹渣，缩松，皮下气孔 re残白口，偏析，g恶化,合金元素 cupqt mo热稳定性 nibqt,干扰元素,参考铸铁手册中球铁化学成分,三、生产工艺的确定,熔炼工艺 球化处理和孕育处理 质量控制 热处理 特殊问题,1、熔炼要求,一高 高 温 三低 低 s 低 p 低夹杂,2、球化处理和孕育处理,球化处理 球化剂 加入铁水中，使g结晶成球状的物质 条件 强的脱o脱s能力 使g向c向生长,种类 镁系球化剂 稀土系球化剂 钙系球化剂 （球铁中氧化物的生成自由能与温度的关系） （球铁中硫化物的生成自由能与温度的关系） （球铁中常用镁系球化剂） （球铁中常用稀土系球化剂）,方 法 钟罩法 压力加镁法装置 转动包球化法 冲入法 型内球化法,用量 mg加入mg残mg脱smg耗 一般：其中mg脱s0.76（s原s残） 吸收率a（mg残 mg脱s）/ mg加入 注：mg的球化能力约为re的2倍 mg耗与操作工艺有关 mg加入与实际铁水量处理有关,孕育处理 目的 种类（球铁常用孕育剂） 方法 用量（以75sife为例） （pqt0.51.0，fqt0.81.4）,球化孕育工艺小结,修包烘包装球化剂出铁水（2/33/5）球化处理扒渣二次出铁水孕育处理搅拌扒渣取样检测合格后浇注,三、质量控制,反应时间 火苗 三角试样（球铁的三角试样检验） 快速金相法 比电阻法 热分析法,四、热处理,方法、工艺、特点、目的 注：qt可通过热处理大幅度改善性能； 与状态图相联系，制定生产工艺。,五、特殊问题,大断面 薄壁 铸态 高强度高韧性,第三节 球铁常见缺陷及防止,球化不良和球化衰退 缩孔和缩松 皮下气孔 应力变形和裂纹 夹渣 石墨漂浮 反白口,一、球化不良 球化衰退,现象： 球化不良处理后未达到等级要求 球化衰退开头有，原来无；小件有，大件无 特征：宏观断面有黑点，严重时呈暗灰色，晶粒粗大；微观上集中分布大量虫g,原因 球化不良mg残或re残不足；干扰元素过多（如球化剂加入量不足；铁水中s、o量过高，干扰元素多；处理工艺不当） 球化衰退mg残或re残不足；孕育不良（氧化；回s）,措施 球化不良用较低s的炉料；增加mg、re量；严格控制操作工艺；控制熔炼条件 球化衰退保证铁水中有足够的球化剂量；降低原铁水中s量，快浇，勤扒渣覆盖；补加孕育剂,二、缩孔和缩松,特征 缩孔明缩孔（外界相通，壁较光滑） 暗缩孔（内部局部热节凹陷） 缩松宏观（孔壁粗大，排满枝晶） 微观（厚大断面处，枝晶间）,场合、时间 缩孔出现在最后凝固处或热节处；一次结晶时形成； 缩松枝晶间；任何阶段都会产生,原因球铁的凝固特性 ce，p ，mg残，铸型刚度，mo时易形成 措施工艺问题 铸型紧密度，内浇道薄而宽， t浇,三、皮下气孔,特征 表皮以下0.52mm处分布很多均匀的蜂窝状、圆形或椭圆形的12mm的针孔 原因 内部mg蒸汽 外部空气、铸型、h2、h2s,措施 t浇 mg残，s 烘干球化剂、孕育剂 铸型水分，开放式浇注系统 加工余量,四、应力变形和裂纹,特征,原因 ce，cm形成元素，冷速，孕育不充分，含p量，铸件结构不合理 措施 开箱温度700 ，低温退火,五、夹渣,特征 铸件上表面（相对浇注位置），泥芯下面，铸件死角处；断口呈暗黑色，无光泽，深浅不一，分布不均 原因 球化处理反应产物 措施 s、o量，保证球化前提下mg、re加入量；适当re；si；浇温，平稳挡渣，勤扒渣,六、石墨漂浮,特征 铸件上表面，泥芯下死角；断口呈黑色斑纹，均匀分布 原因 ce，超过共晶点 措施 严格控制ce（c4%，si%）；冷速，加冷铁；加入反g化元素；加工余量,七、反白口,特征 铸件热节中心。白口形态与铸件外轮廓呈方向性，白亮块，辐射针状，中间有缩松 原因 元素偏析，孕育不良、衰退 措施 保证球化的前提下re、mg加入量，强化孕育，浇温,第四节 蠕铁的生产与控制,工况分析 综合性能分析 生产与控制,一、工况分析,强度高，断面敏感性小，铸造性能好 复杂大件 较高力学性能，较好导热性 热交换频繁，温差大的铸件 强度较高，致密性好 代替高牌号ht,二、铸造性能和强度性能,介于ht和qt之间 流动性优于qt和高牌号ht（流动性试验） 收缩性介于两者间 耐磨性高于ht（耐磨性试验） 导热性好（耐热疲劳性试验）,三、生产与控制,化学成分大体同qt c：3.43.8 si：高f基 低，mnp基 p：同qt s：略高于qt（蠕化区） 合金元素：b、sb、mo、cr,蠕化处理 方法同qt 过程少量mg、re加入 resi，remg加入 mgti（反球化元素） 蠕化剂的类型,质量控制 三角试