提高HT300缸体缸盖铸件材料性能的方法

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1、提高HT300HT300缸体缸盖铸件材料性能的方法HT300缸体缸盖铸件材料性能的方法逄伟(一汽铸造有限公司铸造一厂，吉林长春130062)摘要：分析了熔炼工艺、碳硅成分、锰硫成分、合金化及孕育处理对高强度灰铸铁铁液质量的影响，认为大量使用生铁使铁液收缩倾向增大且使铸件性能降低，增碳剂的选用是全废钢熔炼的关键；在较高碳硅含量条件下生产高强度灰铸铁件，必须设法在熔炼过程中增加石墨晶核，并增硫防止石墨长成粗大片状；适当的合金化和孕育处理，可以使铁液的收缩倾向得到明显改善。指出可以通过延迟开箱时间使铸件在砂箱中缓慢冷却以消除铸造应力，为生产优质铸件提供最后保证。关键词：高强度灰

2、铸铁；缸体缸盖；铁液质量；增碳剂随着载重汽车柴油机功率的加大，缸体缸盖材料的性能也在不断提高，从HT250提高到HT300，甚至HT350，这给生产带来了相当大的难度。提高材料性能的一些工艺措施往往会增大铸铁的收缩倾向，产生过高的废品率。笔者从改善工艺性能及提高材料性能两方面兼顾考虑，获得了一些经验和认识。1试验条件熔炼设备是一台试验室用50kg的中频感应熔化炉，采用全废钢熔炼并添加增碳剂增碳的工艺，浇注Φ30和西Φ60试棒。2试验结果及分析石墨是铸铁的灵魂，对灰铸铁材料的研究，关键是对石墨形态和石墨分布的研究，再进一步就是对石墨形核能力的研究，石墨的形核能力越强，石墨的

3、数量就越多，石墨就得到细化，分布也就更均匀，由此材料的性能也就更高，切削性能也会更好。2.1熔炼工艺对铁液质量的影响同样的化学成分，熔炼工艺不同、配料不同，铁液的冶金质量完全不同。国外的灰铸铁件生产，在合金的使用上并不是很多，但材料的强度都很高，切削加工性能也很好；而在我国，虽然加入了大量的合金，材料的性能却达不到国外的水平，其根本原因就在于熔炼技术和工艺落后。在国外无论是电炉熔炼还是冲天炉熔炼，都大量使用废钢，几乎不用生铁。电炉采用的是增碳技术，冲天炉采用的是高温熔炼技术，这样就会获得非常好的渗碳效果。为了达到在高的碳、硅量条件下获得高强度灰铸铁铸件的目的，熔炼过程采用

4、全废钢加增碳剂的工艺。全废钢熔炼使铁液更加纯净，而且由于加人增碳剂提高了铁液的石墨化能力，因此，铁液的收缩倾向反而变小。用此熔炼方法，我们稳定地生产出了载重汽车大马力柴油机的缸体、缸盖铸件，材料的牌号达到HT300，性能高，收缩倾向小。2.1.1多用生铁使铁液收缩倾向大且降低铸件性能生铁中有许多粗大的过共晶石墨(图1)，这种粗大的石墨具有遗传性，熔炼温度低，粗大石墨不易被消除，粗大的石墨从液态遗传到了固态，使凝固过程中本来应该产生的石墨化析出的膨胀作用削弱，因此使铁液凝固过程中的收缩倾向增大。同时，粗大的石墨又必然降低了材料的性能。冲天炉熔炼温度低时，必然要大量使用生铁，

5、这就容易产生粗大石墨的遗传，即使铁液双联进入电炉保温后，也难以消除；而且冲天炉熔炼的低温铁液的氧化倾向大，铁液中的含氧量高，而氧会使铁液的收缩倾向显著增大。虽然目前对铁液中氧含量的定量很难，但定性的试验已经验证了这个结论。2．1．2增碳剂选用是全废钢熔炼的关键采用全废钢电炉熔炼工艺，必须解决增碳技术，增碳剂就成为增碳工艺中最重要的环节。增碳剂质量的好坏决定了铁液质量的好坏，增碳工艺能否获得好的石墨化效果，减少铁液收缩倾向，提高材料性能也主要取决于增碳剂。一定要选用经过了高温石墨化处理的增碳剂，只有经过高温石墨化处理，碳原子才能从原来的无序排列状态过渡到片状石墨的有序排列状

6、态，片状石墨才能成为石墨形核的最好核心，从而促进石墨化。如果选用的增碳剂没经过高温石墨化处理，石墨的形核能力就大大降低，石墨化能力减弱，即使也能达到同样的碳量，但结果却是完全不同的。凡是经过了高温石墨化的增碳剂，其硫含量都很低，w(s)一般小于0.05％，更好一些的w(S)会小0.03％，这也是衡量增碳剂质量好坏的重要指标。有些石油焦类的产品尽管碳含量也很高，也可以用来增碳，但是由于没有经过高温石墨化，碳原子不是片状排列，因此石墨形核能力差，不适合作增碳剂用。经过高温石墨化处理后的增碳剂氮含量大幅降低，因为只有在高温石墨化阶段，硫、氮、氢才能挥发掉，这是防止铸件产生氮气孔

7、的关键。2．2碳、硅成分选择对铁液质量的影响铁液工艺性能的好坏与碳、硅成分的高低有很强的对应关系。选择较高的碳、硅含量，铁液的收缩倾向小，工艺性好，容易获得健全的铸件。然而，较高碳、硅含量条件下如何获得高强度是生产高强度灰铸铁件的难点。碳、硅量高，必然使石墨量增加，强度降低，为了尽量减少由此造成的强度降低，就要尽可能细化石墨，增加石墨的晶核，使石墨的分布均匀。2.2.1石墨细化、增量、均布的方法(1)在熔炼过程中增加石墨晶核。如前所述的铁液增碳技术，尤其是电炉铁液的增碳技术可以增加石墨晶核。对于冲天炉，则要实现高温熔炼。另外，