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球鐵鑄件球化孕育處理同汽車工業應用
日期:2023-07-29 03:00點擊:次
【一】、球鐵球化孕育處理發展 薄壁球墨鑄鐵和厚壁球墨鑄鐵的球化方法和孕育處理工藝受到較大的重視。型內孕育由于孕育劑在型內進行,鑄件凝固時間短,球化和孕育的效果好,是
【一】、球鐵球化孕育處理發展
薄壁球墨鑄鐵和厚壁球墨鑄鐵的球化方法和孕育處理工藝受到較大的重視。型內孕育由于孕育劑在型內進行,鑄件凝固時間短,球化和孕育的效果好,是目前球墨鑄鐵球化和孕育處理的新發展。這種工藝是在澆注系統中設計孕育處理室,把孕育劑直接放入型內反應室或者放入冒口頸、橫澆道或鑄件內澆口的上游型腔內進行處理,在充型過程中完成孕育處理,具有良好的球化和孕育效果。進行型內孕育時要注意的問題有,所加的合金溶解,而且要從澆注開始直到終了都具有適當的濃度均勻性;不允許將未溶的剩余合金帶入鑄件內部,同時澆注系統要設計集渣裝置,防止反應熔渣進入鑄件。為了滿足這兩個方面的基本要求,首先從孕育劑的物理形狀出發,合金的物理形狀有:單一塊狀、松散粒狀、密集粒狀或根據需要而具有的形狀;一般采用單一塊狀合金的孕育劑,其尺寸設計應能在澆注終了時,孕育劑反應。型內孕育處理工藝的優點為處理過程反應平穩、孕育劑吸收率高、孕育衰退傾向較小。
稀土硅與球化劑同時添加后,普通孕育與型內孕育方法可以分別獲得鑄態薄壁新型球墨鑄鐵件和Y型鑄態球墨鑄鐵件。利用高純生鐵(3.9%C(質量分數,下同)、0.01%Si、0.05%Mn、0.01%P、0.006%S)、電解鐵、Fei-Si、Fe-Mn、S-Fe及純銅,用10kHz,20kW的高頻電爐溶制最終目標組成為3.7%C(質量分數,下同)、2.5%Si、1.0%Mn、0.02%P、0.012%S及1%~2.5%Cu的球墨鑄鐵原鐵水;鐵水溫度1773K時用Fe-Si-Mg-RE(5.Mg(質量分數,下同)、2.35%RE)球化劑澆包法球化處理,考慮原鐵水S含量RE目標值為0.05%,不足的RE量用RE-Si補充(其中w(RE)=31.7%),與球化劑同時加入。球化反應后用質量分數為0.4%的Fe-Si進行孕育處理,在1673K時澆入!10mm試樣鑄型,用!10mm鑄件加工為!6mm標準拉伸試樣,進行拉伸試驗。結果表明:w(Cu)=2.5%的試樣抗拉強度超過1200MPa、伸長率3%、硬度310HB。獲得與奧貝球墨鑄鐵相匹敵的鑄態新型、低硬度球墨鑄鐵。觀察顯微組織發現:其組織為無滲碳體析出的全珠光體基體上分布有球化良好的小球徑石墨,而且珠光體很細化。分析認為:通過添加與原鐵水中S量相對應的RE量,在鐵水中形成充當石墨核心的硫化物,當石墨核心數增加到臨界白口石墨球數以上時,石墨化作用了滲碳體形成的同時,使錳、銅加入量提高成為可能;二者分布在珠光體基體上,錳珠光體中滲碳體形成,而銅阻礙固溶于奧氏體中的碳原子向石墨球擴散從而形成細化的珠光體基體,可以鑄態獲得球墨鑄鐵。
【二】、球墨鑄鐵在汽車工業應用
球墨鑄鐵在汽車上,代表性產品主要是曲軸、凸輪軸、中后橋殼、各類支架、殼體等零件。目前,正向鑄態珠光體基體球墨鑄鐵(QT700-2、QT800-2)與鑄態鐵素體球墨鑄鐵(QT400-18、QT400-15)發展。主要通過優化熔煉工藝,嚴控原鐵液中的ω(S)、ω(P)量和微量元素含量,選取適宜的球化劑、孕育劑、合金元素及加入方式,嚴格隨流孕育工藝等措施獲得。
一汽鑄造有限公司具備各種牌號球墨鑄件的生產技術,近幾年,為滿足載重車中后橋殼的需要,了鑄態QT600-5工藝;為滿足轎車曲軸需要,了鑄態QT800-2工藝;為滿足轎車轉向節的需要,了鑄態QT400-18、QT400-15工藝,并在生產中獲得應用。
蠕墨鑄鐵在汽車的排氣管、大馬力發動機缸蓋等汽車鑄件上獲得了廣泛應用岡。采用蠕墨鑄鐵制造中、大馬力發動機缸蓋,一方面可以通過設計減輕缸蓋質量,另一方面也可以提高缸蓋的使用性能,提高發動機的功率。目前,蠕墨鑄鐵在大馬力發動機缸體上的應用日益增多,可以減薄壁厚,取消加強筋,減重可達25%左右。在福特、奧迪等公司的大馬力發動機缸體材料都已采用蠕墨鑄鐵制造。
蠕墨鑄鐵應用主要受其生產過程難于穩定控制的限制。SinterCast公司是瑞典一家從事蠕墨鑄鐵技術研究與生產設備制造的股份制公司,其產品(SinterCast蠕鐵生產控制系統)在世界3個大洲(美、歐、亞)均應用,向世界10個大的汽車制造廠中的8家提供蠕墨鑄鐵生產技術支持,每月約有2萬個缸體或缸蓋產品采用蠕墨鑄鐵制造。SinterCast公司宣稱有以上的蠕墨鑄鐵產品是由其公司提供的控制系統進行生產的。
隨著發動機性能的提高,排氣管等一些鑄件的耐熱性要求越來越高,高硅鑰球鐵、中硅鑰蠕鐵、高鎳球鐵相續出現。一汽集團合資的道依茨發動機已批量應用高硅鉑球鐵排氣管,一汽大眾的部分增壓發動機上已批量應用高鎳球鐵排氣管,在一汽部分自主發動機中,這3類鑄鐵也已開始應用。
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