论文部分内容阅读
大断面球墨铸铁件(通常指壁厚大于100mm)由于心部及热节处冷却缓慢，常常导致该处出现诸如碎块状石墨等畸变石墨，导致铸件的综合力学性能严重降低。一直以来，相关领域的国内外工作者对大断面球墨铸铁中的碎块状石墨问题进行了大量研究，都力图通过从化学成分及生产工艺的角度解决这一业界难题。本文中利用1500℃组合式多功能电阻炉控制小型铸件的凝固冷却速度，模拟了大断面球铁的凝固过程。通过改变球化剂粒度，采取不同的预处理剂、不同的二次孕育剂方法，探究了这些工艺措施对大断面球铁模拟铸件的组织和力学性能的影响，得到的主要结论如下:(1)随着球化剂粒度的降低，模拟铸件的石墨球数量略有增加，尺寸减小，铸件的力学性能得到明显提高。对于采用体平均粒度为40μm的球化剂的模拟铸件，其抗拉强度、布氏硬度和伸长率为523.9MPa、244HB和3.48%，比采用粒度为3-5mm的模拟铸件分别提高了21.16%、6.55%和48.09%。(2)与原工艺相比，采用两种预处理工艺均可以增加石墨球数量、提高球化率，进而提高铸件的力学性能。其中采用0.2wt%的INOCULIN390预处理剂的铸件抗拉强度和伸长率为515.9MPa和3.64%，分别提高了19.3%和54.9%；采用0.3wt%的K/Na—RE预处理剂的铸件的抗拉强度和伸长率为475.6MPa和3.36%，分别提高了9.99%和42.98%。实验结果表明，采用INOCULIN390作为预处理剂效果更佳。(3)大断面球墨铸铁中的非碎块状石墨区域单位面积内的二次石墨球数NA应控制在一定的范围内，过度孕育反而会促进碎块状石墨的增多，导致铸件抗拉强度的降低。(4)二次孕育工艺有助于改善大断面球铁的石墨组织和力学性能。所采用的四种孕育剂由于化学成分的差异，导致其所具备的形核能力也并不相同：S/O孕育剂和Si/Ba/Ca孕育剂的效果较好，模拟铸件中碎块状石墨区域明显减少、球化率较高；而在分别采用了FeSi和SiC的模拟铸件中，碎块状石墨相对较多，铁素体含量略有增加，导致铸件抗拉强度较低，但伸长率较高。其中添加了SiC的模拟铸件伸长率达到最大值3.69%。实验结果表明，采用S/O孕育剂可以使铸件获得最佳的综合力学性能。