①流动性比灰口铸铁差,铸件壁厚不宜太薄;应适当提高铁水出炉温度和浇注温度,增大浇口截面积,缩短浇注时间。
②收缩大(体收缩率比灰口铸铁大2~3倍),缩孔、缩松倾向大,工艺上多采用顺序凝固加冒口补缩。要求铸件壁厚尽量均匀,避免热节,转角处应有较大的圆角。
③易产生皮下气孔
MgS+H2O→MgO+H2S↑
故应降低铸型和型芯水份,提高铸型透气性。 ④铸件易膨胀变形:
在铸件凝固后期,先凝固的铸件外壳还不结实,内部凝固时析出大量石墨,体积膨胀,降低继续冷却的速度。 ⒍熔炼工艺特点
由于球铁铸件比灰铸件的性能要求高,在熔炼工艺上应采取相应的措施,才能保证质量。
①精选炉料,严格控制原铁水的休学成份; ②适当提高炉温;
③严格控制球化处理和孕育处理工艺过程,掌握好浇注温度,浇注速度;
铁水仓内冲入球化法 型腔内球化法 ⒎球铁的热处理
①退火:可获得高韧性的铁素体球铁;
②正火:增加珠光体含量,细化基体,提高强度、硬度和耐磨性; ③调质:可获得良好的综合机械性能。如曲轴、连杆等;
④等温淬火:可获得贝氏体基体组织。韧而耐磨,螺旋齿轮等; ⑤表面淬火:在工件表面层可获得马氏体组织,硬而耐磨。 ⑶ 可锻铸铁
先铸成白口铸铁,再经高温长时间石墨化退火而得到的有较高韧性的铸铁,又称“韧性铸铁”或“马铁”。 ⒈化学成份
C:2.4~2.8%,Si:0.8~1.4% ⒉组织和性能 ①白心可锻铸铁:白口铸铁在氧化气氛中退火,产生几乎是全部脱碳的可锻铸铁,在我国极少应用;
②黑心可锻铸铁:白口铸铁在中性气氛中热理,使碳化铁分解成絮状石墨与铁素体,正常断口呈墨绒状并带有灰色外圈的 可锻铸铁。 ③铁素体可锻铸铁:基体主要为铁素体的黑心可锻铸铁; ④珠光体可锻铸铁:基体主要为珠光体的黑心可锻铸铁;
表1-11可锻铸铁的牌号、性能和用途
类别 黑心可牌号 KTH300-06 σb/MPa σ0.2/MPa —— δ/% 6 8 硬度/HBS ≤150 用途举例 机床扳手、汽车拖拉机的转向机构、后桥300 330 锻铸铁 KTH330-08 —— KTH350-10 KTH370-12 KTZ450-06 KTZ550-04 KTZ650-02 KTZ700-02 350 370 450 550 650 700 300 —— 270 340 430 530 10 12 6 4 2 2 150~200 180~230 210~260 240~290 壳体、水管零件(如三通、弯头、阀门)、农机零件等 曲轴、连杆、凸轮轴、活塞环、万向接头、棘轮、线路金属用具 珠光体可锻铸铁 ⒊铸造工艺特点
①含碳、硅量较低,熔点较高,结晶温度范围大,流动性差;为防止产生浇不足、冷隔,应适当提高炉温和浇注温度(>1360℃)
②白口铁收缩大,缩孔、缩松和裂纹倾向大,应设置冒口补缩;要求砂型的耐火性、退让性要好。 ⑷ 稀土系球墨可锻铸铁
将一定化学成份的原铁水进行变质处理,控制其石墨化的能力,使用权其按介稳定系凝固,同时析出少量石墨,再经石墨化退火,使渗碳体分解,得到具有球状石墨组织的铸铁。
这是我国自行研究开发的一种新型铸造合金。 ⒈球墨可锻铸铁的特点 与球墨铸铁比较:
①组织均一性好,质量稳定;
②机械性能与球铁相当,低温冲击韧性优于球铁; ③抗缩松的能力优于球铁;
④导热性优于球铁,抗氧化性、抗热疲劳性等与球铁相当; ⑤对原材料的要求不如球铁严格,生产成本低于退火球铁。 与可锻铸铁比较:
①机械性能优于可锻铸铁,综合性能好
表1-12 球墨可锻铸铁与可锻铸铁的性能比较
材 料 球墨可锻铸铁 可锻铸铁 平均机械性能 抗拉强度σb /MPa 420 365 延伸率δ/% 15.12 12.75 硬度/HBS 145 124 ②碳当量可在较宽的范围内选择,允许出现麻口组织; ③铸造性能优于可锻铸铁;
④退火周期较可锻铸铁短,节约能源。 ⒊球墨可锻铸铁的应用
目前,已在汽车配件、玻璃模具、线路金具等产品上应用,取得了良好的效果。
1.2.1.2 铸铁的熔炼
在铸铁件生产中,铸铁的熔化是获得高质量铸件的一个重要环节。熔化过程中,如果铁水温度过低,则易使铸件产生冷隔、浇不足、气孔和夹渣等缺陷;如果铁水化学成分不合格,即使铸件不产生铸造缺陷,也会使铸件机械性能和物理
性能降低。因此,铸铁的熔化应满足如下要求:铁水温度要高,铁水的化学成分能严格控制(有益元素Si、Mn的烧损要少,有害杂质S、P的含量要低),熔化生产率要高,成本要低。
熔炼铸铁的设备有:冲天炉、反射炉、电弧炉等。其中以冲天炉的应用最广泛。冲天炉的优点是设备简单,热效率高,成本较低,操作简便,熔化率高,且能连续生产。句统计,用冲天炉熔化的铸铁要占铸铁总产量的90%以上。 ⑴ 冲天炉的构造
冲天炉的结构形式很多,目前我国普遍应用的是多排小风口曲线炉膛热风冲天炉。这种冲天炉的炉膛内壁呈曲线形。
冲天炉由下列几部分组成:
①炉底 整座炉子通过炉底板由四根支柱支撑在炉基上。炉底上安装有两个半圆形的炉底门,工作时将炉底门关闭,在上面捣结上碳素材料构成炉底。熔化终了时,打开炉底门,以便清除余料和修炉。