一 灰铸铁概述
灰铸铁的发展是以获得100%珠光体基体组织为目标。强度较高,伴随着A型石墨,有细小的共晶团,断面敏感性小(铸铁的壁厚对性能的影响),耐磨性高。
Lanz法珠光体铸件C+Si量在3.5%-4.6%,小型薄壁件高,铸型及铸芯500℃预热;厚壁件,较低的C、Si和预热温度。该方法工艺复杂,成本高。
废钢加入量高,铁液过热温度高会形成过冷石墨(枝晶点状D型石墨)。
我国球墨铸铁的发展阶段:镁球墨铸铁-稀土镁球墨铸铁
二 基础知识
1 铁碳相图
a 纯铁:密度7.68g/cm3,含碳量0.0218%
b 渗碳体:显微硬度950-1050HV
c 石墨
2 Fe-C-Si准二元相图
a Si的作用:减少共晶点、共析点含碳量(二元:共晶4.26%,共析:0.69%,三元:Si2.08%,共晶:3.65%,共析:0.65%)共晶、共析转变三相共存缩小奥氏体区
b
碳当量的高低和过共晶度的大小可以判断凝固过程,推断铸造性能好坏以及石墨化能力大小
三 铸铁凝固结晶及固态相变
1 奥氏体
碳硅影响初生奥氏体的大小和分布
S的粗化倾向
2 S、O等表面活性物质的存在会导致石墨易形成片状;Mg会增加铁液凝固的过冷度
3 含磷量0.05%可能形成磷共晶
四 铸态组织的影响因素
1 铸件的冷速:铸件壁厚、铸型、浇铸温度M值(模数)越大,散热能力越低,冷却速度越小
2 化学成分:C、Si是基本成分,Mn含量较低影响不大,P、S看作杂质常加以限制。N、H、O。
a 各元素存在状态
b 元素对共晶温度的影响
c 石墨化能力的影响
d 元素对金属基体的影响
e 合金的具体影响
f 微量元素的影响
3 与成核能力有关的因素
a 铁液过热温度,基体保温时间存在临界温度相变:两相体积自由能之差是驱动力,驱动力正比于过冷度,与温度和压力相关。界面能的增加是相变阻力。自发形核存在临界形核半径,能量起伏克服形核功。非自发形核依赖于相起伏,与润湿角相关。普通灰铸铁的临界温度在1500-1550℃之间,在此限度下出铁温度越高越好。过热会导致铸铁石墨及基体组织细化,铸铁强度提高。过热效果可逆
b 孕育
高强度灰铸铁过热,导致成核能力降低,产生过冷石墨计多量铁素体,甚至存在自由渗碳体。孕育可以降低过冷度,增加石墨形核能力,改变石墨形态和细化程度。
4 气体
5 炉料特征和铁液的纯净程度
铸铁的遗传性取决于生铁中的气体、非金属夹杂、微量元素、生铁的原始组织
五 主要缺陷原理及防治
1 缩孔缩松C增加增加缩孔缩松浇注温度升高增加缩孔缩松铸型刚度均衡凝固自补缩
2 铸造应力、变形、开裂
3 非金属夹杂
4 气孔
六 铸铁金相检验
1 化学腐蚀
2 石墨