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1、珠光体基体球铁活塞的生产控制第4期(总第446期)内燃机车2011年4月珠光体基体球铁活塞的生产控制孙林(远方活塞制造有限公司,江苏常州213027)摘要:介绍了珠光体基体球铁活塞的生产控制,通过合理选择球墨铸铁的化学成分,严格控制球墨铸铁的球化过程,在确保球化良好的基础上,确定了符合生产实际的热处理工艺,以获得高强度,高韧性的珠光体基体球铸铁.并采用有效的检测,控制手段来确保生产的可行性和稳定性.关键词:珠光体基体球铁;活塞;生产;控制中图分类号:TK423.33文献标识码:B文章编号:1003-1820(2011)04-0020-03柴油机因工作可靠,经济性好,适应范围广而广泛应用于国民经
2、济的各个领域,并成为工程机械的主要动力.活塞组是柴油机工作强度最大的组件,承受着很大的机械载荷,热载荷和强烈的磨损,而活塞材料是影响使用寿命的重要因素.对于球墨铸铁类活塞,随着动力机械的发展,要求活塞本体各部位机械性能达到:抗拉强度≥700N/nun,延伸率≥2%,布氏硬度HB230～320.显微组织要求:珠光体I>80%,自由渗碳体≤l%.为了能够稳定生产合格的活塞铸件,我公司在生产手段上做了相应的调整,在生产质量上进行了严格的过程控制.1化学成分的选择球墨铸铁的化学成分不但与它的组织,机械性能,铸造性能有很大关系,而且会影响所形成的基体组织.因此,首先必须选择合理的化学成分.(1)碳
3、和硅.在选定碳,硅含量时,主要着眼于改善铸造性能,消除铸造缺陷.硅是促进石墨化的重要元素,随着硅量的增加,铸件的白口倾向减少,且能细化石墨,提高圆整度.但考虑到正火热处理时硅含量高会增加对回火脆性的敏感性,同时含硅量高也会提高正火临界温度,因此生产中含硅量常控制在2.2%一2.9%之间.石墨呈球状后,收修回稿日期:2010一l1—29作者简介:孙林(1970一),男,江苏靖江人,工程师.石墨数量对机械性能的影响程度最小,因为球墨铸铁中石墨呈球状,对基体的割裂作用很小.含碳量高对铸件的性能反而有好处,可以细化石墨,提高圆整度,增大膨胀,以便获得缩松少的致密铸件,所以,一般碳含量选在3.4%～3.
4、9%.(2)锰.在球墨铸铁中,少量锰会起到合金化作用,锰一部分可以溶人铁素体中,提高铸件的强度,降低韧性.但一部分也可形成少量的碳化物,偏析于晶界上,而且这种偏析倾向很严重.为了提高活塞的塑性和韧性,我们控制锰含量在0.4%以下.在选择原材料时,锰的含量是一个必须检测指标,原材料的锰含量控制在0.6%以下.(3)磷和硫.磷和硫是有害元素,磷易偏析,如在晶界处出现磷共晶,则会大大降低其塑性,所以生产中常控制磷含量在0.05%以下.硫与稀土,镁的作用很强,形成MgS,Ce:S,等高熔点氧化物,极易在铸件中造成夹渣等缺陷,生产中原铁水含硫量常控制在0.04%以下,球化后硫含量要求低于0.02%.(4
5、)合金.球墨铸铁合金化的目的不单是为了提高强度,而且可以强化基体组织,以便更好地发挥其性能潜力,满足铸件的使用要求.中等合金含量的合金球墨铸铁最适合正火处理,在大截面上可得到珠光体组织.在所有能提高球墨铸铁强度的合金元素中,常用的有铜(cu),镍(Ni),钼(Mo).钼是强烈珠光体稳定元素,但以钼为合金元素时,由于钼与磷易形成复杂的四元共晶物,要求磷必须低于0.2%.而实际生产中磷的含量很第4(总笃446期)孙林:珠光体基体球铁活塞的生产控制21难控制到0.2%以下,所以不采用.镍和钢都能降低奥氏体转变的临界温度,促进珠光体的形成,镍对石墨组织没有影响,铜有细化石墨的作用.铜特别适用于断面变化
6、较大的铸件,以避免铸件的薄壁部分出现渗碳体,而厚壁部分又出现铁素体组织.对于活塞类铸件,壁厚相差很多,尤其是立筋处壁厚较厚,而且是本体性能必检部位,所以生产中选用铜作为强化合金元素,加入量控制在0.3%～0.8%.2熔炼,球化和孕育处理(1)原材料要求.根据成分选择原则和要求,选用的原材料要求各元素成分均匀,稳定,要有很低的锰,磷,硫含量,铬,铅,钒,钛等反球化杂质元素含量应尽量低,避免引起球化不良,形成偏析和碳化物,出现异形石墨.(2)球化处理.球化剂的加人量与铁水成分有关.残余镁含量过高会引起一系列问题,主要如夹渣,皮下气孔及白口倾向的加大,所以,在保证完全球化的前提下,不希望残余镁量过高
7、.稀土元素有脱硫,去气,净化铁水和球化的作用,但白口倾向很大,而且偏析严重,所以也不希望其残余量太高.根据原铁水的含硫量,球化剂一般加入1.0%～1.3%,采用冲人法球化处理,600kg铁水球化时间控制在5O～70s内.(3)孕育处理.为获得铸态无自由渗碳体的铸件,同时细化石墨,增加石墨球数量,要求球化处理后立即进行一次孕育处理.为防止球化作用的衰退,还要采用含钡孕育剂进行二次孕育处理.3热处理热
