用碳氢核肥
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陆老师球墨讲堂:怎样控制好球墨铸铁中碳和硅配料指数_化肥_碳氢,肥料

中碳联盟董事长王根礼莅临三旗公司考察

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球墨铸铁中存在三类化学元素:第一类是常存元素,包括碳、硅、锰、硫、磷铁;第二类是为了改变显微组织和铸件性能添加或炉料带入的合金元素;如镍、铬、钼等;第三类是为了获取球状石墨所加入的球化元素(镁、铈等)以及炉料带进或添加的一些微量元素。这些微量元素有些干扰石墨球化,有些则能改善铸件组织和性能。

一、常存元素

1.碳和硅

碳在球墨铸铁中以三种形式存在。首先以聚合状态存在,构成球状石墨晶体。球墨铸铁中的石墨体积分数约为10%–12%。另一些溶入固溶体(奥氏体、铁素体),以固溶状态存。第三是以化合状态存在。碳与铁或其他合金元素化合(如铬、钒、钼等),构成渗碳体或合金碳化物。

碳在铸铁组织中的存在形式主要与铁水碳的活度有关。温度相同的铁水中,提高碳和硅的质量分数可提高碳活度,使原子活动能力增强,促进碳原子在铁水中顺利移位、扩散。因而在冷却速率等工艺条件相同情况下,碳当量高的铁水易于析出石墨,使石墨体积分数增加,石墨球数相应增加。碳活度较低时,碳原子活动能力趋弱,碳原子通过短距离移位在铁水中与铁原子形成C—Fe原子集团。最终铁与碳原子相化合产生渗碳体。

获取球墨铸铁需在铁水中加入球化元素。球化元素降低碳的活度,提高铁水液固相变的过冷倾向。过冷是促成球状石墨晶体生长的重要条件。但是过冷量过大也促使渗碳体形成。组织中将会出现初生和共晶碳化物。因此需要通过提高碳当量,进行孕育处理,促使碳活度提高,增加石墨核心,促使铁水按稳定共晶系转变,避免铸件产生白口。球墨铸铁件碳当量高于灰铸铁件,一般采用共晶或过共晶成分。这是球墨铸铁件化学成分的特点之一。由于球状石墨切割基体金属较轻,力学性能指标质量分数的影响相对较小。提高球墨铸铁碳当量降低力学性能的作用远小于灰铸铁。

下图(2—1)显示球墨铸铁中碳的质量分数对球墨铸铁力学性能的影响。

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适当提高碳量,还能提高铁水流动性,减少铸件发生缩孔、缩松倾向和缩松分布面积,改善球墨铸铁铸造性能。硅促使共晶转变温度提高,有助于铁水发生稳定系共晶转变。抑制渗碳体生成。在各种元素中,硅促进石墨化能力,仅次于碳。存在于球状石墨心部的硅氧化合物是形核基质中的组分,有促进石墨形核的作用。

在铁水中碳=3.75%,硅=2.8%—4.2%的球墨铸铁中,每增加1%的硅,合金冷却时转变温度(Ar1)提高47摄氏度。Ar1提高将会增加铁素体含量,相应减少珠光体含量。因此,制造珠光体球墨铸铁件时,在避免渗碳体组织生成条件下,可在上述范围内,选择较低的含硅量,在较小薄壁铸件中,硅的质量分数应选取中限或下限。薄壁铸件在成分范围内选择硅的上限含量。厚壁铸件则需适当降低含硅量。

硅还提高球墨铸铁淬透性,铸件避免珠光体转变的临界冷却速度随含硅量提高而降低。基体含碳量越高,降低程度越明显。

值得注意的是,铁素体球墨铸铁中,硅量过高(例如耐热铁素体球墨铸铁)会使韧脆性转变温度上升。对铸铁低温性能也存在不良影响。特别是球墨含磷量较高时,低温脆性对硅质量分数非常敏感。

以固溶状态存在的硅能在球墨铸铁中发挥固溶强化作用。<5%的硅含量可使球墨铸铁的抗拉强度和硬度都有所提高,但是断后伸长率和冲击韧性值随含硅量提高而连续下降(如下图2-2所示),冲击韧度急剧下降。

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,化肥,

一般球墨铸铁中,硅的质量分数可在以下范围内选择:铁素体球墨铸件中硅含量控制在:2.4%—3%,珠光体球墨铸铁中硅控制在:2.1%—2.6……。有些耐腐蚀铸件采用高硅铁素体球墨铸铁,其含硅量超过上述范围,这磷矿铸件需采用低碳成分,例如碳=2%–2.5,以保持合适的碳当量。另外铸件还需添加合金元素(例如钼),并严格控制磷含量,以避免冲击韧度过低的铸件在应中发生脆裂。

铸态使用的球墨铸铁件,碳和硅质量分数可选碳=3.6%–3.8%。硅=2.1—2.5.碳当量=4.3—4.5,再根据铸件厚度、孕育处理工艺等条件在以上范围内确定硅含量、以身试法球墨铸铁的碳、硅量可以调整基体铁素体和珠光体体积分数。如下图(2—3)显示的各种模数(铸件体积/铸件散热表面积)球墨铸铁中碳、硅含量与铁素体体积分数(%)的关系。

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图中曲线是根据铁水(锰)<0.01%,碳、硅含量不同的一组铁水试验数据描绘出来的。

试棒直径12—38毫米,采用硅铁镁和镍镁合金复合球化剂处理,加入75硅铁0.5%进行孕育处理。由图可见,散热较快的低械数铸件,即使碳、硅含量量,锰量很低,也难以获得纯铁素体组织,这是因为冷速高,从奥氏体中脱溶的碳不能充分扩散所致。随着模数增加,热量散失着缓,避免碳化物的临界碳、硅逐渐降低。硅量较高时,这种差异较为明显。

下图(2—4)显示各种模数铸件为避免出现渗面体时,碳和硅质量分数的关系。铸件含硅相同时,为了避免碳化物析出,小模数铸件(冷速高)需要较高的碳当量。由此图可以看出,碳促进石墨化的能力比硅强。如果碳质量分数减小时,硅质量分数必须增加。

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考虑到所需的基体组织、铸件壁厚、抑制渗碳体析出、保持良好冲击韧性、避免石墨飘浮等因素,建议采用下表(2—1所列的碳、硅含量:(获得具体配料燃料,请加陆老师微信:18338026098)

下面我们再将低碳当量球墨铸铁的生产工艺进行讲解。

……(想学习系统的球墨铸铁件生产技术,请报名参加第四期球墨铸铁生产技术培训班,报名电话:15893249819)

 

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