
随着机械制造行业的发展,对于铸造类零件的性能要求越来越高,而生产高性能铸件,其必要条件就是高品质铁液,因此提高铁液的处理水平是生产高性能铸件的基础。
我公司长期生产中大型灰铸铁铸件,熔炼设备为中频感应电炉,铸件除了满足国家标准GB∕T9497—2010外,还必须满足机械行业标准JB∕T3997—1994,。不但要求铸件要有较高的抗拉强度、硬度,还必须要有良好的精度稳定性可加工性。下面根据本我公司的实际生产情况来谈一下铁液处理的措施。
配料
配料是得到良好品质铁液的基础,现在随着熔炼设备的发展,电炉熔炼成为一种常态,成分调整与铁液温度控制变得更加容易,配料的选择性也更大,解决了废钢加入量的问题。废钢的加入比例可以得到很大程度提高,通过加入增碳剂增碳可以减少原生铁的加入量,这样在一定程度上解决了铁液遗传性问题。我公司通过长期的生产摸索得出,废钢比例55%~70%,原生铁比例不高于20%时,所得到铁液质量最好。
熔炼控制
提高铁液的过热温度,由于是电炉熔炼,熔炼温度控制更加容易,熔炼温度必须达到1510~1530℃,静置扒渣,这样更有利于铁液中杂质的析出,增碳剂的吸收更充分,可避免增碳剂上浮。高温静置时间控制在15min,时间不能过长,以避免化学成分烧损,铁液形核能力变差。
化学成分选择
高性能铸件要求石墨为A型,石墨长度4~6级,珠光体含量95%以上,良好的可加工性,这就要求我们不能通过单独提高Mn含量来提高铸件性能。经生产验证,在一定的CE范围内,提高Si/C比,可以提高铸件的强度。高的碳当量和高的Si/C比,可以有效地促进石墨化,减少白口倾向,降低铸件的应力。但是过高的碳当量也会出现石墨粗大。以及珠光体含量、强度下降的不良后果。我公司主要生产灰铸铁机床铸件,经生产验证表明,碳当量在3.65%~3.75%,Si/C比在0.55~0.65时铸件性能最佳。
低合金化处理
合金化是强化基体、提高铸件性能的有效方法,一般合金化元素有Cu、Cr、Sn、Sb等,加入量的多少及加入方法对于合金化效果影响很大,Cr元素虽然对提高珠光体含量作用明显,但由于焠火时出现微观裂纹,焊接性变差,裂纹倾向增加,所以严格控制在wCr<0.08%。Sb是强烈促进形成珠光体元素,促进珠光体形成能力是Sn的两倍,但Sb没有细化晶粒和组织的作用,有时硬度并不低,但加工后表面粗糙度值较高,故不使用。我公司通过长期生产对比,选择Sn、Cu两种合金进行合金化,效果较好,Cu能稳定珠光体,副作用较小。Sn能改善石墨组织,特别是在高碳当量下,有利于A型石墨形成,并能细化珠光体。采用锡粒、铜粒随流加入的方式,这样能减少合金烧损,应均匀加入,加入量为Cu+Sn*10<0.8%。
孕育处理
由于电炉熔炼和配料中废钢比例高,铁液中硫含量较低,一般的孕育剂的孕育效果不明显。稀土硅孕育剂效果比较好,但价格过高,造成生产成本过高。我公司实际生产中控制wS=0.06%~0.08%时,孕育效果基本不受影响,熔炼过程中通过硫化亚铁进行增硫,稳定硫含量,保证铁液的孕育效果。进行大吨位铸件生产时,我公司采用硅钡长效孕育剂,保证孕育效果。
综上所述,高品质的铁液是生产高性能铸件的必要条件,合理的配料,严谨的熔化过程控制,并通过低合金化、增硫强化孕育效果来保证铁液品质,只有这样才能生产出符合市场要求的高性能铸件。
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