铸铁平台等灰铸铁表面铁素体层与过冷石墨怎样消除

2022-12-05 09:21:58
  • 铸铁平台等灰铸铁表面铁素体层与过冷石墨怎样消除

    一、铸铁平台表面铁素体层和过冷石墨对铸件有极大的危害

    通过采用存在表面铁体素层及过冷石墨的铸件制取的试棒,在测试抗拉强度时合格,但抗弯强度常常达不到要求,因为抗弯试验时,最大的拉应力由这一表面铁素体及过冷石墨过冷石墨层所承受,容易断裂。反映在铸件上,如果壁厚较薄,铁素体及过冷石墨比例增加,在使用过程 中,往往成为断裂源头,影响铸件的使用寿命。此缺陷在大量铸件扭矩试验中达不额定力矩。通过分析分析金相组织,发现表面存在大量铁素体及过冷石墨。


    1.铸铁平台表面铁素体形成原因


    (一、)硅作为石墨化元素在高硅/碳比铸铁中较丰富,使碳的活度以及作用力提高,充型后开始在铸型 和金属界面反应强化,脱碳显著,促进铁素体的形成。


    (二、)硅属于偏析倾向较强元素,它在奥氏体和溶液间分配系数可达1.9.由于铸件先凝固层中富硅,降低了碳在其中的溶解能力,在冷却过程和共析转变中,奥氏体易将饱和的碳析出在附近的石墨上,石墨相的析出为铁素体的形核和生长创造了条件,从而使基体铁素体化。


    2.铸铁平台过冷石墨形成原因


    高硅/碳比提高了液相线温度,使初生奥氏体提前结晶。二氧化硅随硅/碳值增加而增多,作为异质核心析出,使初生奥氏体具有充足的结晶核心,因而析出的奥氏体数量增加,而共晶凝固开始滞后,石墨形核的核心必然减少,因而出现较大过冷而生成过冷石墨。


    二、消除及防止铸铁平台铁素体层和过冷石墨的措施


    适当降低硅/碳比,硅/碳比从原来的0.75降至0.55左右。


    复合孕育:在炉前采用0.5%的75硅铁和0.1%稀土复合孕育剂,然后迪奥他注时进行0.1%的浇包浮硅孕育。


    合金化:加入铬、铜、锡、钼等稳定珠光体的合金元素抑制铁素体。


    电炉熔炼中,采用预孕育工艺,提高铁液金质量。


    合理设计浇注系统:尽量使铸件中温度场分布均匀,减小过冷


    控制型砂水分,使型砂水分在保证砂型质量时处于最低位。


    验证上述措施方法:先选择不同的铁液化学成分及控制方法,在直径30毫米的单试椴上做对比试验 ,其结果如表一:


    从上表可以看出,采用低硅/碳值,复合孕育及合金化可以有效消除铸铁件表面铁素体及过冷石墨,提高铸件的整体强度,获得高强度、高耐磨性能的优质灰铸铁,其石墨形态及基体组织电镜照片如下图:


    三、总结


    1.灰铸铁件铸铁平台表面铁素体层及过冷石墨对铸件危害极大,在使用过程中往往成为铸件断裂的根源


    2.这种缺陷可以通过降低硅/碳值,采用复合孕育及合金化措施可以有效消除灰铸铁件表面铁素体层及过冷石墨。


    3.通过设计合理的浇注系统,控制适宜的型砂水分对消除铁素体层和过冷石墨也有很好的作用。


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