灰铁铸件材质性能方面的缺陷|常见问答

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灰铁铸件材质性能方面的缺陷

返回列表 来源:无锡市铸造厂 浏览:- 发布日期:2019-04-13 13:55:26【

材质性能方面的缺陷

纵观国内外发动机技术发展趋势;都在追求减薄铸件壁厚,从而减轻铸件乃至整机重量,达到降低油耗的目的。目前发动机单位功率的缸体缸盖重量达到1。8kgkw左右,相应的铸件主要壁厚仅3。5mm左右,这就对铸件的材质性能提出了很高要求。概括起来说,主要为:

 

a、干型单铸试棒的抗拉强度σb250MPa,指定本体部位的抗拉强度σb200MPa

 

b、铸件指定部位的硬度在180HB以上,铸件厚薄断面的硬度差在30HB以下;

 

c、铸件本体的主要部位珠光体含量在90%以上,石墨形态应大部分为A型,允许表面有少量BD型,石墨最大长度应在2501xm以下。尽管我国大多数专业发动机铸件生产厂家,通过技术改造和技术引进,达到了现代生产条件,但也经常出现达不到上述材质要求方面的缺陷。

 

1.原因

 

1)铁液熔炼温度偏低,过冷度小,使得后续的孕育强化效果差。

 

2)炉料(金属炉料与非金属炉料)质量差,微量元素及非金属夹杂物含量高。

 

3)合金化措施不当(或合金元素选择不当,或合金加入量不当,或合金化方法不当)。

 

4)孕育措施不当(孕育剂成分、孕育剂形态、孕育量、孕育方法等)。

 

5)在保温炉内处置不当(如频繁且大幅度调整化学成分,使铁液在炉内保温时间过长,元素变化大),成分控制精度差。

 

2.对策

 

1)提高熔炼温度以提高铁液的稳定性,增加其过冷倾向,消除原材料的“遗传性”;并保证出铁温度大于1480℃,以确保初始浇注温度达到1450℃,而终了浇注温度达1400℃。

 

2)加强冲天炉控制,使之炉况稳定,从而保证进入保温电炉的铁液成分稳定(减少成份烧损的波动)。这样可减少电炉内成分调整所需的时间,以免增加铁液的收缩倾向和白口倾向。

 

3)保温电炉内不得已需要增C操作时,一要选择吸收率高的增碳剂,二要保证有充分电磁搅拌和充分吸收的时间,否则所取铁水样不能反应整个熔体真实含C量,导致实际碳当量发生偏差。

 

4)减少碳当量的波动,提高成份控制精度,要求求△GE0.05%,△ASi0.1%。

 

5)对于形状复杂、薄壁高强度的缸体、缸盖类铸件的铁液,既要有高强度,也要有良好的铸造性能。为此通常其成份设计为高碳当量(3.9%4。1%),使其具有良好的铸造性能,而为了达到较高的力学性能,则采用低合金化措施。

 

a。根据我国资源情况以及多数企业的经验与习惯,多采用CrCu等合金元素,有利于增加并细化和稳定珠光体,改善石墨形态,从而得到较高的力学性能。

 

b。合金的加入量必须加以控制。Cr是一种促进形成并稳定珠光体的元素,且能细化珠光体,因而能显著提高灰铸铁的强度;然而CrC又有较强的亲和力,是一种强碳化物元素,这就会增加铁液的白口化倾向;同时Cr元素还会降低铸铁的共晶凝固温度,使铁液的凝固温度范围扩大,因此加大了灰铸铁的缩松、缩孔倾向,降低铸件的致密性,这就可能影响Cr对灰铁的强化作用。当Cr是在0.2%~0.3%范围时,则能避害趋利。

 

同样,Cu也是促进并稳定和细化珠光体的元素,Cu又是促进石墨化的元素,这就可以抵消Cr增大白口倾向的不利影响。Cu的适宜加入量为0.4%~0。5%。

 

由此,推荐CrCu组合使用,会取得更好的效果,既保证了良好的铸造性能,又提高了铸铁的力学性能。

 

这里需要指出的是,由于CrCu元素的作用,增加珠光体并稳定和细化珠光体成片间距很小的层片状组织,改善石墨形态(呈A型)、分布与大小,因此缸体、缸盖在热交变应力作用下抵抗热疲劳产生裂纹的能力也得到提高(即具有好的热稳定性)。

 

6)采取恰当的孕育处理,可以提高缸体、缸盖铸件的材质强度,特别是提高其硬度和显微组织的均匀性,改善厚薄截面的敏感性,使得硬度差在30HB以内,并具有良好的切削加工性。这里恰当的孕育处理包括:

 

a.选用合适的孕育剂。在众多孕育剂中,含BaCaSr(锶)等元素的孕育剂,不仅有很好的抗孕育衰退作用,且具有强烈的石墨化作用,可显著改善铸件截面敏感性,避免铸件在最小壁厚处的白口倾向,且显微组织也更加均匀。

 

b.合适的孕育方法,在包内孕育、喂丝孕育、型内孕育、随流孕育等方法中,以随流孕育最简便,最适宜于大批量流水生产,效果也最好。推荐粒度为0。51。0mm,加入量为0.1%~0。2%。

 

c.需要指出的是,BaSi孕育剂会使铸件硬度偏低,可加入微量Sn(0.04%~0.06)Sb(锑)(0.02%),可弥补硬度偏低的不足。

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