船用球墨铸铁轴承体黑斑缺陷的消除.pdf

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1、生产技术ProductionTechniques船用球墨铸铁轴承体黑斑缺陷的消除1222高博，史明建，史国庆，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：分析了低温型材质QT350-22AL船用轴承体黑斑缺陷产生的原因，通过减少冷铁数量、调整碳当量，加强铁液孕育处理等措施，消除了船用轴承体的黑斑缺陷。关键词：黑斑；轴承体；碳当量；孕育处理；冷铁中图分类号：TG255；文献标识码：A；文章编号:1006-9658（2017）0

2、1-0042-04DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2017.01.013黑斑是球墨铸铁特有的组织异常缺陷，特别是mm，材质为QT350-22AL，根据《风力发电机组球厚大球墨铸铁则更为严重。黑斑多出现在铸件厚墨铸铁件》（GB/T25390—2010）,船用轴承体性能见大部位的表面，如暴露在加工面上，则呈现一片黑表1。的氧化色。当产生黑斑缺陷时，可使铸件的力学性能，特别是冲击韧度和伸长率均降低，严重时会使铸件报废。笔者公司生产的材质为QT350-22AL的球墨铸铁轴承体是

3、某型船用柴油机的重要零部件，加工面不允许有任何缺陷。原工艺生产的铸件因黑斑缺陷，铸件的废品率高达50%左右。通过对QT350-22AL的船用轴承体的熔炼工艺及铸造工艺进行分析、改进、使轴承体的铸件废品率降低到图1轴承体零件10%以下。表1轴承体性能材质QT350-22AL1船用轴承体简介金相石墨球化率85%以上（≥3级）某型船用轴承体材质为QT350-22AL，零件外抗拉强度σb≥320MPa型尺寸（长×宽×高）为635×390×128（mm）。力学性能延伸率δ≥15%整个零件轮廓尺寸较小，结构

4、简单，但壁厚相差悬－40℃低温冲击Ak三组平均值≥10J（个别值为7J）殊，最厚128mm，最小60mm。铸件毛坯质量：200kg。轴承体零件见图1。2.2无损检测技术要求一般均要根据探伤标准EN16680-3和EN1369分别进行超声波（UT）和磁粉（MT）检测，高应力区2轴承体验收技术文件达到2级，其它区域达到3级。2.1性能及金相技术要求船用轴承体铸件壁厚为60mm＜t≤2003铸件加工后的黑斑缺陷铸件轴瓦面加工完后，发现轴瓦面分布着几处收稿日期:2016-07-29团状的黑斑缺陷，缺陷面

5、积大约φ50~φ60mm左稿件编号:1607-1447右，肉眼可见。缺陷位置与形状如图2所示。作者简介：高博（1981—），男，工程师，主要从事舰船柴油机品质监督及检验验收工作.42中国铸造装备与技术1∕2017ProductionTechniques生产技术正常部位端面正常部位纵剖面图5正常部位金相图2黑斑缺陷位置与形状4.3黑斑缺陷形成过程机理工艺冷铁有较大的蓄热系数，足以在一定范围4缺陷分析内造成铁液过冷，生核速度增加，但又因为球铁共4.1缺陷实验室分析晶凝固温度范围宽，结晶几乎在整个体积

6、内同时进在黑斑部位提取金相样，分别对黑斑端面和纵行，已经生成的石墨-奥氏体共晶释放出结晶潜热，剖面进行了分析，金相照片见图3,过冷石墨片的金使局部微区产生温度回升，这就使球铁的的共晶结相组织见图4。晶时间持续的很长，并使整个共晶温度范围内的结晶系统处于热紊流状态，铁液中石墨晶核形成能力又变差，共晶结晶则需要在更大的过冷度下进行，如果铁液是过共晶的成分，则在更大的过冷度情况下却进入亚共晶范围，导致过共晶球墨铸铁共晶转变初期析出粗大的共晶奥氏体枝晶，同时造成共晶奥氏体枝晶间的共晶体结晶"过冷"，在晶

7、间的石黑斑端面黑斑纵剖面墨形核率虽然增加,但没有条件使石墨正常的长图3黑斑缺陷金相大，使石墨畸变，形成“D”型过冷石墨片。5原生产工艺原铸造工艺采用树脂砂造型，一箱8件；轴瓦面放置冷铁分两层放置，共8块，冷铁尺寸（长×宽×厚）为65×60×40（mm），铸件采用中间分型、图4过冷石墨片金相组织（D型石墨）中间注入的开放式浇注系统。原铸造工艺简图见结合过冷石墨片的金相组织对黑斑端面和纵图6。剖面的金相组织分析，球化率：70%（球粒部分占70%），球径：5级，磷共晶、碳化物＜1%，金相照片中的异常组

8、织中（图3中的箭头所指部位）有细小卷曲的片状石墨在枝晶间呈无方向性分布即D型石墨（过冷石墨片）。4.2正常部位的金相分析图6原铸造工艺简图在正常部位提取金相样，分别对端面和纵剖面进行了分析，金相照片见图5。原熔炼工艺。孕育剂加入量共0.85%，其中覆通过对正常部位端面和纵剖面的金相组织分盖选用75SiFe孕育剂,加入量0.2%；冲入孕育剂和析，球化率：85%（球粒部分占85%），石墨大小6级，瞬时孕育剂选用选用江苏亚峰合金材料有限公司磷共晶、碳化物＜1%。该金相符合技术要求。生产的YFY-150