高硅固溶强化铁素体球墨铸铁的工艺研究.pdf

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1、Material&Technology材料·工艺高硅固溶强化铁素体球墨铸铁的工艺研究1222高博，张涛，杨霄峰，陈园社(1.海军驻兴平地区军事代表室，陕西兴平713100；2.陕西柴油机重工有限公司，陕西兴平713100）摘要：针对EN1563:2012标准中提出的牌号为EN-GJS-500-14和EN-GJS-600-10的材料性能要求，本文从化学成分的选择、铁水球化及孕育处理等方面进行了工艺研究。通过多次的试验研究标明：本文所设计的工艺不仅满足EN1563:2012中机械性能和金相组织的要求，而

2、且可有效提高回炉料的加入量，节约生产成本，为高效化生产提供一定依据。关键词：固溶强化；球墨铸铁；工艺+中图分类号：TG255.1；文献标识码：A；文章编号:1006-9658（2017）05-0015-03DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2017.05.005随着科技的进步，在工程应用中对球墨铸铁的实现EN-GJS-500-14，EN-GJS-600-10的生产。本性能有了更高的要求。在EN1563：2012中提出了文将从化学成分的选择、铁液球化及孕育处理等方EN-GJS-

3、500-14，EN-GJS-600-10两种新材料牌号，面进行工艺研究的阐述。材料力学性能见表1，在高抗拉强度的前提下，还必须保证高的屈服强度、高的延伸率，传统生产工艺1研究内容难以完成。1.1化学成分的选择表1EN1563：2012规定力学性能CE值：碳当量对球墨铸铁的流动性和补缩性材料牌号试样壁厚t/mmRm/MPaRp0.2/MPaA/%影响性很大，合理碳当量的选择可以有利于浇注成t≤3050040014形和补缩。在碳当量的质量分数为4.4%～4.6%时EN-GJS-500-1430≤t≤60

4、48039012[2]铁液的流动性最好，有利于浇注成形、补缩。我们t＜60由供、需双方协商规定将碳当量的控制在4.4%～4.5%。t≤3060047010碳：碳是构成石墨的元素，强烈促进石墨化。EN-GJS-600-1030≤t≤605804508含碳量在一定程度上影响球化效果，是由于碳含量t＜60由供、需双方协商规定高，在球铁生产中促进镁吸收率提高。碳改善流动通过固溶强化作用来提高材料的抗拉强度、屈性，增加凝固时的体积膨胀，可有效进行补缩。但含服强度、延伸率是目前最有效的一种工艺方法。碳量过高则引

5、起石墨漂浮、产生开花状石墨，致使[3]固溶强化是指通过融入某种溶质元素形成固力学性能急速下降。碳含量控制在3.0%～3.4%。溶体而使金属强化，融入固溶体中的溶质原子造成硅：硅是强烈促进石墨化元素。硅可提高球晶格的畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使墨铸铁的抗拉强度、屈服强度和硬度，但当硅的质滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度增加[1]。量分数超过5%以上时，抗拉强度和屈服强度急速[2]相对于传统球墨铸铁，可利用硅的固溶强化作用，下降，延伸率也下降。因此将硅的含量控制在3.5%～4.4%。锰：锰

6、是强烈稳定奥氏体元素，延迟奥氏体转变并降低奥氏体向珠光体的转变温度，促进珠光体收稿日期:2017-04-01稿件编号:1704-1729形成，易在共晶团边界形成碳化物。因为是靠硅的作者简介：高博（1981—），工程师，主要从事舰船柴油机质量监督与验收工作.固溶强化来提高强度，因此将锰的含量控制在0.2%中国铸造装备与技术5∕201715材料·工艺Material&Technology以下。Si):44%~47%,w(Mg):5.5%~6.5%,w(Re):1.8%~2.4%，磷：磷是随金属炉料进入球

7、墨铸铁中的，磷不加入量为1.2%~1.4%，加入量主要与原铁液中S含影响球化，却是有害元素，它可以溶解在铁液中，降量有关。采用冲入法进行球化处理，将球化剂预先低铁碳合金的共晶含碳量。磷易偏析产生磷共晶，埋入浇包内，并覆盖一定量的球铁铁屑和球化钢分布在共晶团边界处，会急速恶化铸铁力学性能，板，确保出铁2/3以上时开始球化反应，避免球化反磷越低越好。但由于受原材料的制约，故磷的含量应过早造成球化不良。出炉温度控制在1500℃以[4]控制在0.04%以下。下，避免铁液温度过高对球化剂造成烧损。硫：硫是反石

8、墨化元素，属于有害杂质。硫与1.2.3孕育处理镁、稀土亲和力很强，易消耗铁液中的球化元素镁孕育剂选用BaSi孕育剂，其主要成分为和稀土形成MgS、ReS渣，从而影响铸铁的球化效w(Si):70%~75%、w(Ba):2.0%~3.0%，加入量为0.8%。[3]果。因此将硫的质量分数控制在0.02%以下。采用随流孕育的方式进行加入，待铁液球化反应结镁和稀土：镁是生产球墨铸铁的必须元素，其束后，将孕育剂随剩余铁液一起加入铁液包内，并含量直接影响铸铁的球化效果。在稀土镁球墨