球铁铸件除铁外的化学成分通常为:含碳量3.0~4.0%,含硅量1.8~3.2%,含锰、磷、硫总量不超过3.0%和适量的稀土、镁等球化元素。
球铁铸件是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料,其综合性能接近于钢,正是基于其优异的性能,已成功地用于铸造一些受力复杂,强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”,主要指球墨铸铁。
球铁铸件低温用铁素体原料选用和汽车工业应用
【一】、低温用铁素体球墨铸铁原料选用
1、生铁
球铁用原材料一般要求低磷、低硫和较低的硅、锰。生产中选用的生铁是QT14生铁,其成分为:4.1%~4.3%C,1.3%~1.6%Si,0.2%~0.5%Mn,≤0.08%P,≤0.02%S。
2、球化剂和孕育剂
由于没有纯镁球化处理设施,为了保证球墨铸铁件质量,生产中选用了低稀土镁含量型球化剂。球化剂为金陵稀土材料厂生产的稀土镁硅铁,其成分为:2%~4%RE,7%~9%Mg,≤44%Si。球化处理中球化剂加入量为1.8%~2%。
低温用铁素体球墨铸铁要求终硅量尽可能地低,原先用孕育剂(75硅铁)孕育后含硅量较高,故生产中选用了金陵稀土材料厂生产的钡硅复合孕育剂,其成分为:≤45%Si,0.8%~2.0%Ca,4%~6%Ba,1%~2%Al。孕育剂加入总量为0.8%。
3、化学成分的确定
球墨铸铁的化学成分与它的组织、力学性能和铸造性能有很大的关系。原铁液的化学成分应符合“高碳、低硅、低锰、低硫和低磷”的原则。生产中碳控制在3.6%~3.9%范围内,以不致产生石墨飘浮为准。铁素体球墨铸铁随着温度的下降逐渐发生由韧性向脆性的转变,且硅能提高脆性转变温度,故低温用铁素体球墨铸铁应在满足石墨化的条件下,尽可能地控制较低的含硅量。原铁液含硅量控制在1.2%~1.6%,球化孕育处理后,含硅量控制在1.9%~2.5%。由于锰易偏析形成碳化物,影响力学性能,故其含量不易高,控制在0.2%~0.35%。磷、硫含量应尽可能地低,一般磷控制在0.07%以下,原铁液含硫量控制在0.08%以下,球化处理后含硫量不大于0.03%。
【二】、球墨铸铁在汽车工业应用
球墨铸铁在汽车上,代表性产品主要是曲轴、凸轮轴、中后桥壳、各类支架、壳体等零件。目前,正向铸态高强度珠光体基体球墨铸铁(QT700-2、QT800-2)与铸态高韧性铁素体球墨铸铁(QT400-18、QT400-15)发展。主要通过优化熔炼工艺,严控原铁液中的ω(S)、ω(P)量和微量元素含量,选取适宜的球化剂、孕育剂、合金元素及加入方式,严格随流孕育工艺等措施获得。
一汽铸造有限公司具备各种牌号球墨铸件的生产技术,近几年,为满足载重车中后桥壳的需要,开发了铸态QT600-5工艺;为满足轿车曲轴需要,开发了铸态QT800-2工艺;为满足轿车转向节的需要,开发了铸态QT400-18、QT400-15工艺,并在生产中获得应用。
蠕墨铸铁在汽车的排气管、大马力发动机缸盖等汽车铸件上获得了广泛应用冈。采用蠕墨铸铁制造中、大马力发动机缸盖,一方面可以通过设计减轻缸盖质量,另一方面也可以提高缸盖的使用性能,提高发动机的功率。目前,蠕墨铸铁在大马力发动机缸体上的应用日益增多,可以减薄壁厚,取消加强筋,减重可达25%左右。在福特、奥迪等国外公司的大马力发动机缸体材料都已采用蠕墨铸铁制造。
蠕墨铸铁应用主要受其生产过程难于稳定控制的限制。
随着发动机性能的提高,排气管等一些铸件的耐热性要求越来越高,高硅钥球铁、中硅钥蠕铁、高镍球铁相续出现。一汽集团合资的道依茨发动机已批量应用高硅铂球铁排气管,一汽大众的部分增压发动机上已批量应用高镍球铁排气管,在一汽部分自主品牌发动机中,这3类铸铁也已开始应用。
泊头市艺兴铸造厂(http://www.btyxzz.com)主要产品有搅拌机配件、灰铸铁件、减速机壳、机械加工、龙门铣床加工等业务。
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