李亮-一种高强度合金灰铁的工艺控制(需修改).doc

请用特殊颜色的字进行修改！ 一种高强度合金灰铁的工艺控制 1齐齐哈尔市精铸良铸造有限责任公司 161004 李亮 王彬 鲍玉龙 摘要 灰铁通常具有良好的减震和吸收震动的功能，加入了一定的合金和特殊的热处理后，灰铁在此基础上又增加了耐磨、耐腐蚀等功能；同时因为金相组织为奥贝氏体，又具有类似球墨铸铁的延展性和韧性,我公司接到一种美国铁路货车配件斜楔产品 ，要求材质为奥贝氏体高强度合金灰铁，金相组织为奥贝氏体。该产品对材质的化学成分、金相组织、硬度值都有严格的要求。该产品的研制成功拓宽了灰铁的使用范围，为公司稳定美国铁路货车产品配件市场又增加了技术储备。Abstract iron usually has good shock absorption vibration function, add a certain alloy and special heat treatment, gray iron on the basis of this increased resistance to abrasion, corrosion and other functions; at the same time, because the microstructure of Aobeishi body, and with similar ductile cast iron, malleable and ductile, our company has received an American railway truck accessories wedge product, material required for Austempered bainite high strength alloy cast iron, microstructure of Aobeishi body. The chemical composition, microstructure, hardness of the material values have strict requirements. The success of the product and the use range is widened gray iron, is stable for the company the United States railway freight car accessories market and increase the technical reserves.1、 材料说明 灰铁通常具有良好的减震和吸收震动的功能，加入了一定的合金和特殊的热处理后，灰铁在此基础上又增加了耐磨、耐腐蚀等功能；同时因为金相组织为奥贝氏体，又具有类似球墨铸铁的延展性和韧性。 本材质就是一种高强度合金灰铁，要求石墨形态为A-E型石墨，热处理后金相组织为奥贝氏体，布氏硬度为HBW340-400，延伸率为4-7%，抗拉强度大于600MPa,该材质被应用在美国铁路货车摩擦片上，配件名称为斜楔 ，主要作用为耐磨、减震。（1.请补充铸件照片和斜楔用途说明！2.文中提到的整体淬火的铸件，请交代铸件壁厚是多少，因为壁厚与合金加入量相关！3.材料要求没有交代清楚，既然增加耐蚀和延展性，那么有具体验收指标吗？还是仅要求硬度牌号？订货要求的验收指标有哪些，数值是多少？请一一列出！）2、 熔炼生产工艺的控制 1） 主要炉料为熔炼生铁Q10（加入比例为60%）、球铁回炉料（加入比例为20%）、碳素钢（废钢加入比例为20%）；加入主要合金为钼铁（加入比例为1.5-1.8%）、电解铜（加入比例为2-2.2%）和高效硅钡孕育剂（加入比例为0.9-1%）。冶炼过程为：1）、向中频炉中依次加入Q10生铁150公斤，回炉料50公斤，废钢50公斤。2）、升温熔化至液体状态时，加入钼铁（Mo含量60%）3.75公斤，电解铜（Cu含量99.99%）5公斤，继续升温至1440-1460时，静止2分钟后出炉。3）、在包底加入高效硅钡孕育剂（Si 46%（Si含量是0.46%吗？请核实！）、Ba3%)2.5公斤，净化剂（主要成分 CaO、Al2O3）：1公斤，将铁水冲入包中，加入火山灰除渣剂1.5公斤，充分扒渣后即可进行浇注。4）、浇注温度控制在1350-1400为宜。（请将上述加入的炉料以及孕育剂折算成总质量的百分比，不要写成公斤！）2） 孕育处理的必要性 实践证明，灰铁中石墨分布越细小均匀，强度、硬度也越高，耐磨性越好。要想控制铸铁的组织和性能，必须控制铸铁的石墨化程度。所以在包底加入1%的高效硅钡孕育剂，起到很好的孕育效果。（有无数据对比，这样用词有些主观？）孕育后A-E石墨细小、均匀，性能优越。3、 化学成分的控制 项 目ANGMU（这是什么含义？）元素C%S%P%Mn%Si%Mo%Cu%含量范围3.1-3.40.0200.0400.8-1.01.5-1.70.7-0.91.3-1.61)钼 由于本材质的取得必须经过盐浴等温淬火，要达到本材质的高强度和韧性要求，首先要加入一种合金元素钼。由于钼元素的加入，使得A型石墨变厚变短、尖角处变钝，并使灰铸铁在凝固过程中冷却速度变快，不仅能提高过冷灰铁的韧性值，还使过冷灰铁的机械性能特别是强度大幅提高1。 （对钼的解读可能有误，请再斟酌。若钼有这些作用，请标明参考文献！据我所知，钼的作用应该主要是使连续冷却曲线右移，提高等温淬火的淬透性。）2)铜 虽然钼能提高过冷灰铁的强度和硬度，但其具有白口化倾向，而铜属于石墨化元素，不仅能促进A型石墨的形成，而且还能消除碳化物形成元素的激冷倾向。在灰铸铁中加入一定量的铜，还能改善铸件显微组织的均匀性。（加铜的作用与钼相似，只是作用缓和些，成本低些。在等温淬火中通常铜钼搭配用。）3)硅 孕育处理是灰铁生产工艺中最重要的环节之一，良好的孕育处理可使灰铸铁具有符合要求的显微组织，从而保证铸件的力学性能和加工性能。特别是对于过冷灰铁的生产， 孕育处理就显得尤为重要。其作用主要为： 消除或减轻白口倾向； 避免出现过冷组织； 减轻铸铁件的壁厚敏感性，使铸件薄、厚截面处显微组织的差别小，硬度差别也小； 有利于共晶团生核，使共晶团数增多； 使铸铁中石墨的形态主要是细小而且均匀分布的A型石墨，从而改善铸铁的力学性能。4)锰 提高铸件的强度和硬度，提高基体淬透性的作用；在灰铁中硫与锰形成细小而无害的蓝灰色硫化锰，散乱的分布在基体中，有助于改善铸件的加工性能和使用寿命。5)硫 严重阻碍石墨化的元素。含硫量高时，铸铁有形成白口的倾向。硫在铸铁晶界上形成低熔点（985）的共晶体（FeS+Fe），使铸铁具有热脆性。此外，硫还使铸铁铸造性变坏（如降低铁液流动性、增大铸件收缩率等），高强度合金铸铁对硫的含量要求较严，最好低于0.020%。4、 热处理工艺的选择 灰铁要想得到奥贝氏体组织，热处理方式有几种选项，但经过试验，我们选择一种既经济又实惠，过程且稳定可靠的一种热处理方式即盐浴等温淬火。由于本材料经过以上冶炼处理已经是一种合金铸铁了，其组织致密，性能稳定，通过等温淬火后强度和硬度大幅提高，同时因为金相组织为奥贝氏体，又具有类似球墨铸铁的延展性和韧性。其热处理步骤为： 其热处理步骤为：1）、将试样装入炉中，升温至650恒温20分钟，继续升温至 880保温2小时。2） 将以上充分奥氏体化的试样立刻放入280-300的盐浴中恒温1.5小时。3）为防止试样产生裂纹，需将等温淬火后的试样放入200的箱式炉中保温30分钟，然后再炉中缓冷至室温拿出即可进行试验。 5、试验结果1） 化学成分（此表是铁液的最终化学成分，还是设计成分？） 对附铸试块取样进行化学分析，3各批次分析结果如下。批次 元素C%S%P%Mn%Si%Mo%Cu%结论13.300.0170.0320.851.630.781.35合格23.250.0140.0350.881.630.741.45合格33.200.0150.0350.861.630.751.50合格2） 石墨形态及热处理后金相组织 新加图片 图一 图二 热处理后金相组织 （ 500 ） 石墨形状（100 ） 生产结果表明，试样经抛光处理后在100倍金相显微镜下观察石墨形状为A-E型石墨，且细小、分布均匀；试样经等温淬火后在500倍金相显微镜下观察，其金相组织为奥氏体和贝氏体。石墨形状和热处理后金相组织均符合用户要求。因为该材质最终通过等温淬火使各项性能指标达到用户要求，所以铸态金相组织对最终性能影响不大。 请结合用户要求，写生产结果，是否符合客户要求？铸态基体组织是怎样的？请提供铸态组织照片！上面两张图有些不清楚，请重新提供金相照片。 3） 机械性能试验结果 机械性能试棒取自附铸试块，有效直径为13毫米，试棒加工后等温淬火，测试标准符合GB/T228；硬度测试取自铸件本体等温淬火后，表面打磨掉0.5毫米左右，测试标准符合GB/T231。（该结果是附铸试棒还是铸件本体？如果是试棒，加工后的试棒直径多少？试棒是淬火前加工还是淬火后加工？有无铸件本体硬度、强度数据？对于硬度测试，是否有层深要求？）（从下表来看，铸件只生产3件，还是3个批次的铸件？如果是3个铸件，没有说服力！）批次 项 目项目抗拉强度 MPa延伸率%硬度HBW结论16004 350合格26504 360合格36305 345合格结论： 只要控制好化学成分，进行必要的孕育处理，以及合适的热处理方式，就能获得一种性能优良的奥贝氏体高强度合金金灰铁。1、过冷灰铸铁中铌、钼、镍的作用研究，沈阳大学机械工程研究学院，王庆顺，热加工工艺1999年，第3期。请提供作者简介，格式如下：姓名（出生年月-），性别，籍贯，毕业学校及专业，主要从事的研究工作。生产制备过程描述： 1） 主要炉料：冶炼生铁Q10（加入比例为60%）、球铁回炉料（加入比例为20%）、碳素钢（废钢加入比例为20%）；加入主要合金为钼铁（加入比例为1.5-1.8%）、电解铜（加入比例为2-2.2%）和高效硅钡孕育剂（加入比例为0.9-1%）。2） 冶炼过程为：（1） 、向中频炉中依次加入Q10生铁150公斤，回炉料50公斤，废钢50公斤。（2） 、升温熔化至液体状态时，加入钼铁（Mo含量70%）3.75公斤，电解铜（Cu含量99.99%）5公斤，继续升温至1440-1460时，静止2分钟后出炉。（3） 、在包底加入铁水总量1%的高效硅钡孕育剂（Si0.60%、Ba3%)2.5公斤，加入铁水总量0.4%的净化剂（主要成分 CaO、Al2O3）：1公斤，将铁水冲入包中。（4） 向完成孕育的铁水包中加入铁水总量0.6%的火山灰除渣剂1.5公斤，充分扒渣后即可进行浇注取样；浇注温度控制在1370-1410为宜。 3）热处理过程 灰铁要想得到奥贝氏体组织，热处理方式有几种选项，但经过试验，我们选择一种既经济又实惠，过程且稳定可靠的一种热处理方式即盐浴等温淬火。由于本材料经过以上冶炼处理已经是一种合金铸铁了，其组织致密，性能稳定，通过等温淬火后强度和硬度大幅提高，同时因为金相组织为奥贝氏体，又具有类似球墨铸铁的延展性和韧性。 其热处理步骤为：（1）、将试样装入炉中，升温至650恒温20分钟，继续升温至 880保温2小时。（2） 将以上 充分奥氏体化的试样立刻放入280