孕育处理和过热保温对高硅铸铁性能的影响

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1、孕育处理和过热保温对高硅铸铁性能的影响陈国香肖军民(南昌大学机电学院南昌330029)摘要通过研究孕育处理和过热保温对高硅铸铁性能的影响,发现孕育处理和过热保温能改善高硅铸铁的性能,并获得了改善高硅铸铁性能和生产无气孔致密铸件的工艺参数。关键词高硅铸铁孕育处理过热保温中图分类号:TG215.4TG143.9文献标识码:AEffectoftheInoculationandOverheating2holdingonthePropertiesofCastIronwithHighSiliconChenGuoxiangXiaoJunmin(MechanicalandElectronicEngi

2、neeringcollege,NanchangUniversity,Nanchang330029,China)Effectoftheinoculationandoverheating2holdingonthepropertiesofcastironwithhighsiliconhasbeenAbstractinvestigated.Theresultsshowthatthismethodcanimprovethemechanicalpropertyofcastironwithhighsilicon.Theoptimizedtechnologyparametersfortheprope

3、rtiesofthecastironandsoundcastingswithoutgasholesareob2tained.KeywordsCastironwithhighsiliconInoculationOverheating2holding高硅铸铁耐腐蚀性能较好,特别适用于制造承受静载荷并与各种强腐蚀介质(如各种温度和浓度的硝酸、硫酸、铬酸、有机酸和一系列盐溶液)接触的部件。其生产工艺简单,成本低,在某些介质中用它代替不锈钢可取得更佳的经济效益。但是,这种材料由于强度低、硬度高、脆性大且加工性能差,所以其使用范围受到限制。本文旨在不影响高硅铸铁耐蚀性能的前提下,研究孕育处理和过

4、热保温对高硅铸铁性能的影响,寻找改善高硅铸铁性能的有效途径。化铁水,原材料为本溪生铁、废钢和75硅铁,铁水主要成分为:w(C)=0.8%～1.2%、w(Si)=12%～14%、w(Mn)=0.3%～0.8%、w(P)、w(S)≤0.08%。铁水熔化后控制熔炼温度和保温时间,孕育处理后于1300℃左右浇注,测定凝固过程中铸铁的缩孔体积和流动性,用铂铑2铂热电偶测量铁水温度。除每炉铁水浇注金相试样、三角试样外,部分炉次还浇注阶梯试块、拉伸试样和抗弯试样等。所有试样均采用湿砂型铸出,最后采用正交设计L9(34)进行试验。1试验方法2试验结果与分析2.1孕育处理的影响铸铁生产中已广泛应用孕育

5、处理来改善其组织和性能;但在高硅铸铁的生产中仅有加入1#用10kg高频感应炉和150kg中频感应炉熔收稿日期:2001208221材料研究·2·材料开发与应用2001年12月稀土合金进行除气处理和孕育处理的报道1。在试验中,我们发现稀土合金虽有除气、净化铁水和细化晶粒的作用,但它使铸件硬度大幅提高,使加工性能原本较差的高硅铸铁更加难以加工。因此选用铸造生产中常用的RE2Ca2Ba、Si2Ba、Si2Sr和Al2Bi孕育剂进行试验,研究它们在高硅铸铁中的作用。加入各孕育剂后对铸铁硬度和组织的影响见表1和图1。表1不同孕育剂对硬度的影响孕育剂加入量/%HRCSi2BaRE2Ca2BaSi

6、2SrAl2Bi00000.50.50.50.1333333333434.53938图1孕育剂加入后组织的变化400×由表1和图1可知,Si2Ba和RE2Ca2Ba孕育后铸铁硬度变化不大,但Si2Ba孕育使石墨更容易粗大;阶梯试块厚端侧面出现胀裂,在降低碳含量后,石墨变细小,胀裂消失。Si2Sr和Al2Bi孕育除使硬度有较大提高外,Si2Sr孕育使石墨沿晶间分布,Al2Bi孕育会使Bi等低熔点物质偏聚于晶界,这些均对组织性能有不利影响。为此选用Si2Ba和RE2Ca2Ba孕育作进一步试验,7炉试验结果见表2。表2Si2Ba、RE2Ca2Ba孕育剂对性能的影响Si2BaRE2Ca2Ba

7、A1A2A3A4A5A6A7加入量/%拉伸强度/MPaHRC0.20.30.40.20.30.488.3099.6893.4092.6098.65105.3086.6037.436.836.037.637.137.537.3由表2可知,Si2Ba和RE2Ca2Ba孕育都可以提高高硅铸铁的强度,与未孕育高硅铸铁的拉伸强度88.30MPa相比,RE2Ca2Ba孕育剂加入量为0.4%时,其拉伸强度为105.30MPa,比孕育前提高了21%;Si2Ba孕育剂加入量