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由于球墨铸铁的凝固特点—糊状凝固方式,所以缩松不仅是它的固有缺陷,而且,采用传统的工艺,很难完全。生产中常采用加冷铁或冷铁加水冷等方法,这样把表层的缩松赶到铸件内部,机械加工后,缩松就不会暴露出来。但是随着对铸件质量要求的提高,客户不仅对铸件的外观有要求,而且对铸件内在质量的要求也不断提高。对生产的铸件要求进行无损探伤,这样躲在铸件内部的缩松就会被发现。因此,从根本上铸件内部的缩松缺陷是今后企业所希望达到的目标。本课题深入研究球墨铸铁的凝固特点和缩孔、缩松的形成机理,拟采用一种新工艺,从根本上球墨铸铁件的缩松缺陷,以提高球墨铸铁件的整体质量。
本文是采用多种合金成分配制成多种球墨铸铁复合除缩剂,添加到不同的试块中,利用超声波无损探伤技术检测试块内部缩松缺陷变化;对其断面的进行宏观组织观察;利用金相显微镜观察和分析了其微观组织变化,并对试块的布氏硬度、强度和延伸率进行了测定。 研究结果表明:通过改变除缩剂成分可减少或完全球墨铸铁铸件内部的缩松缺陷:C型除缩剂能够完全球墨铸铁铸件内部的缩松缺陷,效果好。D型和H型除缩剂可以明显减少铸件内部的缩松缺陷,G型和I型除缩剂使球墨铸铁铸件内部的缩松缺陷明显向上表面集中。曲轴试块竖置时,随着加入量的增加,缩松缺陷整体向上表面集中,缩松缺陷面积先逐渐减少后又逐渐增加,不能完全曲轴试块内部的缩松缺陷;曲轴试块横置时,底部左右两侧添加除缩剂并配合顶部加冒口的工艺方案,可完全球墨铸铁铸件内部的缩松缺陷。各种球墨铸铁复合除缩剂对石墨的球化程度、铸件的力学性能及珠光体含量均无明显影响,但可使铸件局部晶粒细化。

球墨铸铁是工业上应用广泛的金属材料之一,球墨铸铁以其度、高塑韧性、良好的抗疲劳能力和铸造性能以及较低的生产成本而应用越来越广泛,并逐步替代铸钢件。孕育处理是球铁生产中不可缺少的一个环节,其目的在于增加石墨球的数量、提高其圆整度、细化石墨球、防止球化衰退、降低白口倾向、防止在共晶团间形成自由渗碳体等。 球墨铸铁在生产中普遍应用的孕育剂是75硅铁,但其孕育效果较差,为自由渗碳体,需要加入量较大,然而为了控制终硅量,则必须降低原铁水的含硅量,这就给回炉料的利用带来了一定难度。而孕育效果非常强的孕育剂,加入较少的量就能达到和普通孕育剂相同的孕育效果,而且增硅也少,这样就可以适当地提高原铁水的含硅量,进而提高了对回炉料的利用率,从而降低生产成本。
本论文通过反复试验研制出一种由Fe2O3、FeS、Bi2O3、CaSi四种物质组成的新型复合孕育剂,为了确定孕育剂中各种物质的佳成分配比,我们通过向牌号为QT500-7的球铁铁水中加入此种孕育剂进行了三因素三水平的正交试验。通过对正交试验结果进行极差分析确定出孕育剂中各成分的佳配比。然后继续探讨了这种新型孕育剂对球墨铸铁微观组织和力学性能的影响。 研究结果表明,新型复合孕育剂的主要成分组成为：Bi4-8%,03-5%, S1-2%, Si40-50%,余量为Ca,其加入量为铸件重量的0.1wt%,在向牌号为QT450-10的球铁铁水中加入此种新型孕育剂后球铁组织中的石墨球数明显增多,由264个/mmm2增加至325个/mm2,石墨球数的增多有助于铁素体含量的增加,另外球化级别也由添加前的4级提高到3级,从而使铸件达到较好的综合力学性能,尤其是伸长率得到了很大的提高,从添加前的14.35%提高到现在的18.15%,提高了3.8%。