不同球化处理方式对球墨铸铁冶金质量的影响

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球墨铸铁具有优异的力学性能、良好的铸造性能和低的制造成本等优点,在汽车、农机、风电以及铸管等工业领域应用十分广泛。铁液的球化处理是球墨铸铁生产的关键环节,生产中常用的冲入法不易实现绿色环保智能化控制,随着国家对资源利用、环境保护的严格要求,铸造行业准入条件已将冲入法列为限制使用工艺,而喂丝球化技术具有节能环保、球化效果好、综合效益明显等优点。本文在生产条件下,以QT450-10材质为研究对象,采用冲入法和喂丝法及不同类型的球化包芯线对原铁液进行球化处理,对比研究不同球化处理方式对铁液冶金质量、球铁微观组织和力学性能的影响规律。研究结果表明:使用喂丝法处理的铁液S含量比冲入法降低的多,C元素损耗多,Si含量增加的多,铁液温降约为60℃,较冲入法节约约40℃。使用冲入法处理的铁液,镁的吸收率为66%,比喂丝法高出30%,铁液氧含量较多,约为26ppm,而喂丝法处理铁液的氧含量仅为16 ppm;用二种方法处理的铁液氮含量均稍有增加,增值在3-6 ppm,冲入法比喂丝法多增加约3ppm。冲入法处理的铁液夹杂物种类和数量多于喂丝法,尺寸在0.6-7μm之间的夹杂物对石墨形核具有一定的促进作用。在其它工艺条件相同的情况下,相比喂丝法,冲入法制备的球铁石墨球数多,石墨球径小,球化率高。基体组织中珠光体数量较多,强度指标如抗拉强度、屈服强度和硬度还有塑韧性指标如伸长率和冲击功均较高。断口形貌中韧窝较多且尺寸较深,韧窝周边存在明显的撕裂棱,解理面较少,从而表现出较高的强韧性。冲入法和喂丝法制备的球铁断裂方式均为准解理断裂。在球化包芯线加入量一定的情况下,相比混合芯料球化包芯线,合金芯料球化包芯线处理的铁液,残硫量较低,残镁量较高且稳定,镁的吸收率高出约10%。合金的球化率高,石墨球数多,石墨球径小。基体组织中珠光体数量较多,球铁的抗拉强度、硬度和冲击功均较高,伸长率相接近。断口形貌中韧窝的数量较多且尺寸较深,河流状花样少,从而表现出较高的强韧性。合金芯料球化包芯线与混合芯料球化包芯线制备的球铁断裂方式均为韧性断裂。使用冲入法和喂丝法以及不同类型的球化包芯线均可获得微观组织和常规力学性能合格的QT450-10球铁铸件。喂丝法在环境优化、自动化方面具有明显优势。
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