高韧性球墨铸铁QT400_18AL的生产.docx

高韧性球墨铸铁 QT 400 - 18 AL 的生产赵金锋穆富超(郑州纺机铸造有限公司 450051)摘要论述了高韧性球墨铸铁 QT 400 - 18 AL 的生产 ,用此工艺生产的球墨铸铁抗拉强度大于400 MPa ,伸长率大于 18 % , - 20 ℃ 冲击韧度大于 12 J / cm2 关键词高韧性球墨铸铁低温冲击韧度中厚断面采用 5 t/ h 热风冲天炉熔炼 ; 浇包容量为 4 t ,高度 :直径为 1 . 2 m ,底部设有放置球化剂 、 孕育剂的凹 坑 由于这种牌号球墨铸铁的化学成分要求较高 ,宜 选用锰 、 磷 、 硫含量较低的生铁 因地制宜 ,选用本地 林州 Z 14 生铁 ,废钢选用合金元素含量较低的碳钢 , 回炉料选用终硅量不超过 2 . 6 %的铁素体球铁做回炉 料 焦炭选用河南神火型焦 ,但这种焦炭固定碳含量 在 80 %以上 ,含硫量较低 ,其强度高 ,发热量大 3. 2熔炼工艺原铁液化学成分 ( WB %) 控制在 : 3 . 5 %～3 . 8 % ,1 . 2～1 . 4Si ,Mn < 0 . 4 , P < 0 . 06 , S < 0 . 05 以下 。

出炉 温度控制在 1 450 ℃ 左右 3. 3球化处理工艺球化剂加入量为铁液重量的 1. 4 %～1 . 6 % ,放在 浇包之中的堤坝内 ,炉前加入 1 %～1 . 2 %的 75 硅铁 孕育剂 ,其中 2/ 3 覆盖在球化剂上 ,表面用珍珠岩加以覆盖 在 1 450 ℃ 左右进行球化 ,球化处理时 ,先放 入浇包容量 2/ 3 的铁液 ,观察球化反应情况 , 将剩余 的 75 硅铁孕育剂放在出铁槽冲入 ,待球化反应完毕 ,补加铁液至满包立即扒渣 ,并覆盖一层珍珠岩集渣 、 保温 经三角试块检验合格后立即浇注力学性能试 棒和铸件 为了防止孕育衰退 ,防止出现碎块状石墨 ,增加 并细化球状石墨 ,浇注时随流孕育 ,加入量为铁液量 的 0 . 1 % ,浇注温度控制在 1 350 ℃ 以上 1 前言我公司生 产 的 箱 体 铸 件 , 要 求 牌 号 为 QT 400 -18AL ,重量达 2 850 kg ,壁厚在 40～100 mm ,属中厚断 面球墨铸铁 高韧性球墨铸铁在生产薄壁小件时 ,还 较容易控制 ,但在生产中厚断面时 ,就会出现低温冲 击韧度达不到要求 这是因为生产铁素体球墨铸铁 ,对碳 、 硅含量要求较高 。

硅高 ,提高了低温脆性 ,降低 冲击韧度 ;碳高 ,则产容易产生石墨漂浮 、 碎块状石墨 等铸造缺陷 同时 ,锰和磷也对其低温冲击韧性有直 接影响1 所以生产中如何控制其化学成分和组织 是生产 QT400 - 18AL 的关键 2 化学成分的选择2. 1碳碳高则容易产生石墨漂浮 、 碎块状石墨等铸造缺 陷 ,碳低则容易产生缩孔 、 缩松等铸造缺陷 ,应控制在3 . 5 %～3 . 8 % 2. 2硅 硅高易形成异形石墨 ,提高低温脆性 ,控制在 2 .2 %～2 . 6 % 2. 3锰 易形成组织偏析 ,促进碳化物的形成 ,控制在 0 .4 %以下 2. 4磷提高低温脆性 ,降低低温韧性 ,控制在 0 . 02 %以 下 2. 5硫 有害元素 ,越低越好 ,控制在 0 . 02 %以下 4 铸态检验浇注后将附铸试块切下 ,做铸态金相和理化性能分析 ,金相组织如图 1 、 图 2 所示 ,球化级别达到 2 级 以上 ,石墨大小 5 级左右 ,铁素体含量大于 85 % ,抗拉3生产工艺及设备3. 1生产设备和炉料纺织机械 2005 年第 2 期行业动态·55强度大于 450 MPa ,伸长率大于 19 % ( 见表 1) ,做常温 冲击韧度试验 ,试验数值 (见表 2) ,达不到常温时的冲 击韧度要求 。

6力学性能试验退火后 ,做力学性能试验 ,由于铸态的抗拉强度 和伸长率已经达到要求 ,退火后不再做抗拉强度和伸 长率试验 这种球铁常温冲击韧度与 - 20 ℃ 时的冲 击韧度 ,在硅 、 锰 、 磷含量较低的情况下 ,差别不大 ,故 先做常温冲击韧度 ,试验结果如表 3 表 3 热处理后的常温冲击韧度图 1 QT400218 金相组织表 4 热处理后的 - 20 ℃ 的低温冲击韧度从以上结果可以看出 ,力学性能达到了预期的性 能要求 图 2 QT400218 金相组织7结束语表 1 铸态常温时的力学性能利用冲天炉生产 QT 400 - 18AL ,存在的问题是冲天炉炉料不好控制 ,化学成分波动较大 ,温度也不好 控制 ,给稳定生产带来了很大的难度 ,特别是铸件壁 厚及重量较大 ,凝固时间过长 ,球化处理和孕育不好 ,都可能出现孕育衰退 、 球化不良等现象 组织中可能 出现碎块状石墨及石墨漂浮等铸造缺陷 ,化学成分控 制不严 ,就会导致低温冲击韧度达不到要求 从我厂 的研制生产情况看 ,控制好以下技术关键 ,可以顺利 地进行批量生产 7. 1 化学成分 (WB %) 控制在 :3 . 5～3 . 8 C ,2 . 2～2 . 6Si , ≤0 . 4 Mn , ≤0 . 06 P , ≤0 . 03 S。

0 . 04～0 . 06 Mg ,0 .02～0 . 04 RE7. 2 焦炭采用固定碳高于 80 % ,含硫量低于 0 . 5 % 的焦炭 7. 3 采用常规的包内堤坝式球化处理方法 7. 4 孕育采用二次孕育 第一次采用出铁槽孕育与 包底孕育相结合的孕育方式 ,浇注时采用随流孕育方 式 ,控制漏斗的流量 ,控制浇注时间 ,从而达到最佳的 孕育效果 7. 5 采用合适的退火工艺 ,确保力学性能达到要求 参考文献1 陶令桓 等 . 铸造手册 ( 铸铁) M . 北京 : 机械工业出版社 ,1993. P335.表 2 铸态常温时的冲击韧度5 热处理工艺由于达不到冲击韧度要求 ,说明铸态基体中铁素 体含量达不到要求 ,组织中存在降低冲击韧度的碳化 物及其他组织 ,故采用退火处理 ,其热处理工艺如图3 图 3试样编号123冲击韧度/ J ·cm - 2 6. 06. 57. 0详样编号123抗拉强度/ MPa505490498伸长率/ %22. 119. 621. 3试样编号123冲击韧度/ J ·cm - 216. 716. 716. 7试样编号123冲击韧度/ J ·cm - 2202020。