球铁的发展及应用.doc

球铁的发展及应用球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。上世纪40 年代英国铸铁研究学会HMorrogh 等人发现在过共晶铁液中加入Ce 并用硅锰锆合金孕育，可获得铸态球铁。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。球墨铸铁工业化生产60 年来，由于不断提高的优良性能，且制取方法简单，价格便宜，因此产量连年增涨，2005 年与1949 年相比，产量提高349.8 倍。年份产量/万T19495.00196053.501970500.001980760.001985721.0019961 319.7320051 959.13球铁的吨位增加和市场渗透是很惊人的，这种材料决不能看到达到了它的全部潜力。基于这一点，现在不生产球铁的铸铁厂，建议很好地重新考虑这方面的可能性。节能要求导致基本上重新设计零件，以达到重量轻、效率高，这就必然要提醒设计者集中注意材料。球铁正日益被认为能提供高的强度一重量特性，并且能以比较低的成本生产。 铸铁管与机械制造业是球墨铸铁的两个最大的用户。球墨铸铁在汽车、机车与车辆、农业机械、机床、冶金机械、通用机械、动力机械、纺织机械、城市工程机械及配件、铸铁管等生产中获得了广泛的应用。目前，我厂中速机曲轴就是球墨铸铁生产。发动机曲轴的受力情况很复杂，它承受着扭矩、弯矩和冲击等负荷，因此，对曲轴的材料提出了较高的要求。另外，曲轴的铸造表面要求光洁、平整、不粘砂、不错箱，内部宏观组织不得有疏松、缩孔、气孔、裂纹、夹渣等缺陷存在。球铁的铸造工艺特点1、易产生氧化皮、夹渣和皮下气孔。球铁铁水中常存有硫化镁、氧化镁等，经球化处理后，还残留一定数量的镁或稀土元素，使铁水的物理化学性质发生一定的变化，铁水处于强烈的脱氧状态。如果铁水在浇注系统中形成过分的紊流、飞溅，则易卷入气体，发生氧化并产生大量的二氧化物，造成夹渣。2、铁水经球化处理后，温度降低，使铁水流动性变差，表面张力比灰铸铁高40一60%，可见浇注温度对球铁的流动性影响很大，这就要求球铁的浇注系统尺寸要比普通灰铸铁的大些。3、球铁的体收缩较大，缩松、缩孔倾向较大。当球铁铁水浇人铸模后，由于铸型的激冷作用，使与铸型相接触的铁水的温度迅速降至凝固点以下，形成了一层较灰铸铁薄得多的凝固层。球铁凝固厚度的增长率，仅为灰铸铁的1/6，因此，球铁浇注后在较长一段时间内，凝固始终是在一个刚性较差、较薄的塑性固体壳内进行。壳内的球铁铁水每析出1%的硅，就要使铁水体积增加2%以上，由于铁水中镁的阻碍石墨化作用，造成了石墨化滞后现象严重，结果是缩前膨胀比普通灰铸铁大25倍，所以，在壳内的铁水就会产生了凝固内压力。由于最初凝固壳形成较晚、较薄，后期迅速建立起来的较大的凝固内压力就导致了铸型扩张量大。如果铸型有足够的刚度，铸件中一部分铁水产生的液态收缩就会被另一些凝固部分的石墨化膨胀所抵消。因此，铸造工艺就可以利用这一特点解决球铁的缩松、缩孔倾向大的问题。根据上述特点，在曲轴的铸造工艺设计中，应采用顺序凝固，并创造良好的补缩条件，防止缩松、缩孔的出现;正确地确定铸件的浇注位置和分型面，保证曲轴轴颈质量均匀、无夹渣、气孔和冲砂等缺陷；妥善地设计浇冒口系统，使铁水平稳注人，防止吸气、氧化。顺序凝固的原则是合理的。浇口铁水经过冒口进人铸件大头，使冒口温度最高