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灰鐵鑄件材質性能方面的缺陷

返回列表 來源:無錫市鑄造廠 瀏覽:- 發布日期:2019-04-13 13:55:26【

材質性能方面的缺陷

縱觀國內外發動機技術發展趨勢;都在追求減薄鑄件壁厚,從而減輕鑄件乃至整機重量,達到降低油耗的目的。目前發動機單位功率的缸體缸蓋重量達到1.8kgkw左右,相應的鑄件主要壁厚僅3.5mm左右,這就對鑄件的材質性能提出了很高要求。概括起來說,主要為:

 

a、干型單鑄試棒的抗拉強度σb250MPa,指定本體部位的抗拉強度σb200MPa;

 

b、鑄件指定部位的硬度在180HB以上,鑄件厚薄斷面的硬度差在30HB以下;

 

c、鑄件本體的主要部位珠光體含量在90%以上,石墨形態應大部分為A型,允許表面有少量B、D型,石墨最大長度應在2501xm以下。盡管我國大多數專業發動機鑄件生產廠家,通過技術改造和技術引進,達到了現代生產條件,但也經常出現達不到上述材質要求方面的缺陷。

 

1.原因

 

1)鐵液熔煉溫度偏低,過冷度小,使得后續的孕育強化效果差。

 

2)爐料(金屬爐料與非金屬爐料)質量差,微量元素及非金屬夾雜物含量高。

 

3)合金化措施不當(或合金元素選擇不當,或合金加入量不當,或合金化方法不當)。

 

4)孕育措施不當(孕育劑成分、孕育劑形態、孕育量、孕育方法等)。

 

5)在保溫爐內處置不當(如頻繁且大幅度調整化學成分,使鐵液在爐內保溫時間過長,元素變化大),成分控制精度差。

 

2.對策

 

1)提高熔煉溫度以提高鐵液的穩定性,增加其過冷傾向,消除原材料的“遺傳性”;并保證出鐵溫度大于1480℃,以確保初始澆注溫度達到1450℃,而終了澆注溫度達1400℃。

 

2)加強沖天爐控制,使之爐況穩定,從而保證進入保溫電爐的鐵液成分穩定(減少成份燒損的波動)。這樣可減少電爐內成分調整所需的時間,以免增加鐵液的收縮傾向和白口傾向。

 

3)保溫電爐內不得已需要增C操作時,一要選擇吸收率高的增碳劑,二要保證有充分電磁攪拌和充分吸收的時間,否則所取鐵水樣不能反應整個熔體真實含C量,導致實際碳當量發生偏差。

 

4)減少碳當量的波動,提高成份控制精度,要求求△GE0.05%,△ASi0.1%。

 

5)對于形狀復雜、薄壁高強度的缸體、缸蓋類鑄件的鐵液,既要有高強度,也要有良好的鑄造性能。為此通常其成份設計為高碳當量(3.9%4.1%),使其具有良好的鑄造性能,而為了達到較高的力學性能,則采用低合金化措施。

 

a.根據我國資源情況以及多數企業的經驗與習慣,多采用Cr、Cu等合金元素,有利于增加并細化和穩定珠光體,改善石墨形態,從而得到較高的力學性能。

 

b.合金的加入量必須加以控制。Cr是一種促進形成并穩定珠光體的元素,且能細化珠光體,因而能顯著提高灰鑄鐵的強度;然而CrC又有較強的親和力,是一種強碳化物元素,這就會增加鐵液的白口化傾向;同時Cr元素還會降低鑄鐵的共晶凝固溫度,使鐵液的凝固溫度范圍擴大,因此加大了灰鑄鐵的縮松、縮孔傾向,降低鑄件的致密性,這就可能影響Cr對灰鐵的強化作用。當Cr是在0.2%~0.3%范圍時,則能避害趨利。

 

同樣,Cu也是促進并穩定和細化珠光體的元素,Cu又是促進石墨化的元素,這就可以抵消Cr增大白口傾向的不利影響。Cu的適宜加入量為0.4%~0.5%。

 

由此,推薦CrCu組合使用,會取得更好的效果,既保證了良好的鑄造性能,又提高了鑄鐵的力學性能。

 

這里需要指出的是,由于Cr、Cu元素的作用,增加珠光體并穩定和細化珠光體成片間距很小的層片狀組織,改善石墨形態(呈A型)、分布與大小,因此缸體、缸蓋在熱交變應力作用下抵抗熱疲勞產生裂紋的能力也得到提高(即具有好的熱穩定性)。

 

6)采取恰當的孕育處理,可以提高缸體、缸蓋鑄件的材質強度,特別是提高其硬度和顯微組織的均勻性,改善厚薄截面的敏感性,使得硬度差在30HB以內,并具有良好的切削加工性。這里恰當的孕育處理包括:

 

a.選用合適的孕育劑。在眾多孕育劑中,含Ba、Ca、Sr(鍶)等元素的孕育劑,不僅有很好的抗孕育衰退作用,且具有強烈的石墨化作用,可顯著改善鑄件截面敏感性,避免鑄件在最小壁厚處的白口傾向,且顯微組織也更加均勻。

 

b.合適的孕育方法,在包內孕育、喂絲孕育、型內孕育、隨流孕育等方法中,以隨流孕育最簡便,最適宜于大批量流水生產,效果也最好。推薦粒度為0.51.0mm,加入量為0.1%~0.2%。

 

c.需要指出的是,BaSi孕育劑會使鑄件硬度偏低,可加入微量Sn(0.04%~0.06)Sb(銻)(0.02%),可彌補硬度偏低的不足。

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