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球墨鑄件的熱處理工藝及缺陷改進方案
日期:2019-01-17 08:40點擊:次
球墨鑄件在經歷落紗之后,需要對鑄件進行清理,這是鑄造工序中的重要一步,鑄件清理是否科學合理,對于鑄件的表面質量有很大的影響。
球墨鑄件的強度和鑄鋼的強度是可比的。球墨鑄件具有高的屈服強度,其屈服強度低為40k,而鑄鋼的屈服強度只有36k。在大部分市政應用領域,如:水、鹽水、蒸汽等,球墨鑄件的耐腐蝕性和抗氧化性都超過鑄鋼。由于球墨鑄件的球狀石墨微觀結構,在減弱振動能力方面,球墨鑄件優于鑄鋼,因此加有利于降低應力。選擇球墨鑄件的一個重要的原因在于球墨鑄件比鑄鋼成本低。球墨鑄件的低成本使得這種材料加受歡迎,鑄造效率高,也較少了球墨鑄件的機加工成本。
球墨鑄件在經歷落紗之后,需要對鑄件進行清理,這是鑄造工序中的重要一步,鑄件清理是否科學合理,對于鑄件的表面質量有很大的影響。鑄件的清理,是將落砂后的鑄件清除掉本體以外的多余部分,并打磨精整鑄件內外表面的過程。主要工作有清除型芯和芯鐵,切除澆口、冒口、拉筋和增肉,清除鑄件黏砂和表面異物,鏟磨割筋、披縫和毛刺等凸出物,以及打磨和精整鑄件表面等。
球墨鑄件不僅具有遠遠超過灰鑄鐵的力學性能,而且同樣也具有灰鑄鐵的一系列優點,如良好的鑄造性、減摩性、切削加工性及低的缺IZl敏感性等,甚至在某些性能方面可與鍛鋼相媲美,如疲勞強度大致與中碳鋼相近,耐磨性優于表面淬火鋼等。此外,球墨鑄件還可適應各種熱處理,使其力學性能提高到高的水平。
球墨鑄件內部的球狀結構也能夠消除鑄鐵內部的薄片石墨容易產生的裂縫現象。在球墨鑄件的微觀照片中,可以看見裂縫游行到石墨球后終止。在球墨鑄件行業內,這些石墨球稱為裂縫終結者,因為它們具有阻止斷裂的能力。有時,球墨鑄件被稱為兩個世界里好的金屬,意思是球墨鑄件具有鑄鋼的強度,也有鑄鐵優異的抗腐蝕性。
制造球墨鑄件過程中,離不開熱處理這個步驟,熱處理工藝好壞,會直接影響球墨鑄件的表面質量,下列幾個熱處理工藝,對球墨鑄件的影響如下。
1、高溫石墨化退火用于基體組織中含有較多共晶滲碳體及合金元素偏析的球墨鑄件。
2、低溫石墨化退火用于基體組織中無共晶滲碳體且珠光體含量較高,要求具有高塑性和高韌性的球墨鑄件。
3、去應力退火用于消除鑄件的鑄造應力或由于鑄件焊補、機械加工、熱加工等產生殘余應力。
4、完全奧氏體化正火用于基體組織中存在少量共晶滲碳體或存在較小程度合金元素偏析,且要求具有較高強度的球墨鑄件。
5、部分奧氏體化正火用于基體組織相對均勻,無共晶滲碳體,且要求具有一定強度和韌性的球墨鑄件。
6、低碳奧氏體化正火用于基體組織相對均勻,無共晶滲碳體,且要求較高韌性的球墨鑄件。
7、調質用于要求具有良好綜合力學性能或較大型的、用正火難以滿足其性能要求的球墨鑄件。
8、回火用于淬火后穩定組織、提高韌性、消除應力的球墨鑄件。
9、上貝氏體等溫淬火獲得以上貝氏體及殘留奧氏體為主的基體組織,用于要求具有高強度、高韌性的球墨鑄件。
10、下貝氏體等溫淬火獲得下貝氏體和少量馬氏體為主的基體組織,用于要求具有高強度、高硬度、高耐磨性的球墨鑄件。
生產球墨鑄件時夾渣是最常見的缺陷,夾渣缺陷嚴重影響鑄件的力學性能,特別是韌性和屈服強度,導致承壓部位發生滲漏。造成球墨鑄件夾渣缺陷的原因以及改進方案。
一、缺陷原因分析
(1)熔煉或球化處理后,加入的熔劑和形成的熔渣在澆注時隨金屬液一起注入型腔。
(2)金屬液在澆注過程中鎂、稀土、硅、錳、鐵等二次氧化,產生的金屬氧化物和硫化物、游離石墨等上浮到鑄件上表面或滯留在鑄件內的死角和砂芯下表面等處。
(3)由于含硫量過高,使金屬液含有大量硫化物,澆注后在鑄件內部形成渣。
(4)金屬液中各組元(碳、錳、硫、硅、鋁、鈦)之間或這些組元與氮、氧之間發生化學反應,其氧化物與爐襯、包襯、砂型壁或涂料之間發生界面反應形成夾渣。
二、改進方案
(1)熔煉時對原材料進行分揀,保證干燥、清潔、無銹蝕。
(2)提高鐵液出爐溫度和球化處理溫度,對澆包進行充分烘烤。
(3)金屬液在澆包內應靜置一段時間,以利于渣上浮。
(4)降低原鐵液含硫量,在保證球化前提下,盡可能減少球墨鑄件的殘留鎂含量。
(5)澆注系統改進。為保證鐵液在充填型腔的過程中平穩、流暢,按大孔出流理論對澆注系統進行了改進。采用開放式澆注系統,通過增大進流截面降低進流速度。鑄件整體分散進流,快速充型,保證澆口杯、直澆道及時充滿。
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