铸铁型材工艺精湛

铸铁的发展，主要是围绕如何改变石墨的数量、大小、形状和分布这一中心问题进行的。因此，首先应研究铸铁中石墨的形成过程及其影响因素。铸铁中石墨的形成过程称为石墨化。 随着铸铁水平连铸技术的不断,铸铁型材正在被越来越广泛的应用到工业行业中的各个领域。通过对连铸设备、控制系统的改进和相关工艺参数的优化,制备了几种不同截面尺寸的小直径铸铁型材,并从小直径铸铁型材的凝固成型特点出发,分析研究了其组织与性能之间的对应关系,得出了以下结论：小直径铸铁型材的金相组织特点是：发达的初生奥氏体枝晶和枝晶间分布的细小的D型石墨。小直径铸铁型材的断面硬度均匀性较好,一般在HB190～220,断面硬度差仅为HB±15.小直径铸铁型材的抗拉强度均在320MPa以上,力学性能良好.从拉伸断口可以得出：奥氏体枝晶在铸铁型材的断裂过程中主要表现为阻止裂纹扩展的作用,增加断裂所需的能量,提高铸铁型材的强度。对小直径铸铁型材的组织及断裂行为分析表明：发达的初生奥氏体枝晶呈框架结构分布：枝晶间的D型石墨在高倍电镜下观察石墨的形状近似呈蠕虫状或珊瑚状。这是小直径铸铁型材高强度的根本原因。 在铸铁中，碳能以化合态的渗碳体和游离状态的石墨两种形式存在，游离状态的石墨容易形成片状结构。这是由于石墨的晶格为简单六方晶格，基面中的原子间距142nm，原子间结合力较强；而两基面间的面间距340nm，因基面间距较大，原子间结合力较弱，故结晶时易形成片状结构，且强度、塑性和韧性极低，接近于零，硬度仅为3HBS。另外，在碳原子的四个价电子中，只有一个价电子参加到电子气中去，这便是石墨具有某些不太明显的金属性能(如导电性)的原因。前面我们已讨论过化合态的渗碳体，它若加热到高温，便会分解为铁和碳(Fe2C→3Fe。所以化合态的渗碳体只是一种亚稳定相，而游离态的石墨则是一种稳定相。

球墨铸铁被称为“两个里”金属，意思是球墨铸铁具有铸钢的强度，也有铸铁优异的抗腐蚀性。 球墨铸铁与铸铁（灰铸铁）的比较 与铸铁相比，球墨铸铁在强度方面具有 的优势。球墨铸铁的抗拉强度是60k，而铸铁的抗拉强度只有31k 。球墨 铸铁的屈服强度是40k ，而铸铁并没有显示出屈服强度，并且终出现断裂。球墨铸铁的强度-成本比远远优于铸铁。(请 参阅82 页有关机械性能的比较)。 灰铸铁型材机械性能兼有度和高塑性，经常规热处理后可以获得各种需要的基体组织厦性能，表面处理容易，铸铁型材表面进行玻璃、搪瓷涂层，铜、铬、钨电镀，渗碳、氨等表面处理，性能远远高于砂铸件和钢件。灰铸铁型材主要由铁、碳和硅组成的合金的总称，在这些合金中，含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量，铸铁主要由铁、碳和硅组成的合金的总称，在这些合金中，含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。 在消失模工艺条件下通过向普通球墨铸铁中加入Cu、Sb元素的方法制备了度合金化球墨铸铁,并采用Procast软件对中大型冲压件模具充型过程进行模拟。系统研究了Cu、Sb元素对球墨铸铁的观组织和性能的影响规律。组织观察表明,随着Cu含量的增加,珠光体含量增加。当Cu含量一定时,随着Sb含量的增加,珠光体含量进一步增加。机械性能测试表明,Cu、Sb合金化元素能够明显地提高球墨铸铁的强度和硬度等机械性能,但导致延伸率略有下降。 球墨铸铁在耐腐蚀性方面与铸铁相同。 球墨铸铁与铸钢的比较 球墨铸铁的强度和铸钢的强度是可比的。球墨铸铁具有更高的屈服强度，其屈服强度低为 40k ，而铸钢的屈服强 度只有36k 。(请参阅82 页有关机械性能的比较)。在大部分市政应用领域，如：水、盐水、蒸汽等，球墨铸铁的耐 腐蚀性和抗氧化性都超过铸钢。由于球墨铸铁的球状石墨观结构，在减弱振动能力方面，球墨铸铁优于铸钢，因此更 加有利于降低应力。

随着计算机技术的飞速发展,水平连铸CAE技术已被大量应用于实际生产当中,如铸铁型材充型凝固过程的数值模拟、应力场数值模拟、铸铁型材微观组织的数值模拟等。而在此基础上,对铸铁型材的力学性能进行预测也一直是学者研究的重点和难点之一,同时也是如今水平连铸CAE技术的热门研究方向。作为发动机类铸铁型材的发动机缸盖是极具代表性的铸铁型材产品,对其硬度性能进行实验和模拟研究具有较大的实用价值和研究意义。 以东风商用车公司水平连铸一厂生产的一款灰铸铁缸盖铸铁型材为研究对象,重点对该铸铁型材的硬度场展开了实验研究和数值模拟两方面的工作。缸盖铸铁型材硬度场的实验研究工作主要有,根据该灰铸铁缸盖铸铁型材的特征,设计出了一套合理可行的铸铁型材切片和硬度测量方案。在该实验设计方案的基础之上,全程追踪了该铸铁型材的生产过程,并获取了铸铁型材的浇注温度、浇注时间和浇注铁水成分等浇注参数。后对两组成品缸盖铸铁型材进行了切片并对各切片上的试验点进行了硬度测量,分别获得每个缸盖铸铁型材各85个实测的硬度试验数据值。