1.加入孕育剂进行孕育处理
2.球墨铸件流动性较差,收缩较大,因此需要较高的浇注温度及较大的浇注系统尺寸,合理应用冒口,冷铁,采用顺序凝固原则
3.进行热处理
4.严格要求化学成分,对原铁液要求的碳硅含量比灰铸铁高,降低球墨铸件中锰,磷,硫的含量
5.铁液出炉温度比灰铸铁高,以补偿球化,孕育处理时铁液温度的损失
6.进行球化处理,即往铁液中添加球化剂
球墨铸件的防腐直接关系到管道的长期的使用性和性,因此是衡量管网技术及运行状况的一个重要指标。因铸铁中存在石墨,球墨铸件中的石墨以球状形式存在,并不影响基体材料的力学和机械性能,但据10个典型城市结果显示,我国城镇供水管网静漏失率达到12~13%,远远超过了要求城市漏失率控制在6%以下的标准,所以管道防腐一直是我们当前一个热门的课题。


<一>、球铁球化孕育处理发展
多年来,许多工程师和研究人员都在研究一种提高铸铁球化和孕育效果的办法。薄壁球墨铸铁和厚壁球墨铸铁的球化方法和孕育处理工艺受到较大的重视。型内孕育由于孕育剂在型内进行,铸件凝固时间短,球化和孕育的效果好,是目前球墨铸铁球化和孕育处理的新发展。这种工艺是在浇注系统中设计孕育处理室,把孕育剂直接放入型内反应室或者放入冒口颈、横浇道或铸件内浇口的上游型腔内进行处理,在充型过程中完成孕育处理,具有良好的球化和孕育效果。进行型内孕育时要注意的问题有,所加的合金必须完全溶解,而且要保证从浇注开始直到终了都具有适当的浓度均匀性;不允许将未溶的剩余合金带入铸件内部,同时浇注系统要设计集渣装置,防止反应熔渣进入铸件。为了满足这两个方面的基本要求,首先从孕育剂的物理形状出发,合金的物理形状有:单一块状、松散粒状、密集粒状或根据需要而具有的特殊形状;一般国外采用单一块状合金的孕育剂,其尺寸设计应能保证在浇注终了时,孕育剂反应完全。型内孕育处理工艺的优点为处理过程反应平稳、孕育剂吸收率高、孕育衰退倾向较小。
稀土硅与球化剂同时添加后,普通孕育与型内孕育方法可以分别获得铸态薄壁新型高强度球墨铸铁件和Y型铸态高强度球墨铸铁件。利用高纯生铁(3.9%C(质量分数,下同)、0.01%Si、0.05%Mn、0.01%P、0.006%S)、电解铁、Fei-Si、Fe-Mn、S-Fe及纯铜,用10kHz,20kW的高频电炉溶制最终目标组成为3.7%C(质量分数,下同)、2.5%Si、1.0%Mn、0.02%P、0.012%S及1%~2.5%Cu的球墨铸铁原铁水;铁水温度1773K时用Fe-Si-Mg-RE(5.95%Mg(质量分数,下同)、2.35%RE)球化剂浇包法球化处理,考虑原铁水S含量RE目标值为0.05%,不足的RE量用RE-Si补充(其中w(RE)=31.7%),与球化剂同时加入。球化反应后用质量分数为0.4%的Fe-Si进行孕育处理,在1673K时浇入!10mm试样铸型,用!10mm铸件加工为!6mm标准拉伸试样,进行拉伸试验。结果表明:w(Cu)=2.5%的试样抗拉强度超过1200MPa、伸长率3%、硬度310HB。获得与奥贝球墨铸铁相匹敌的铸态新型高强度、低硬度球墨铸铁。观察显微组织发现:其组织为无渗碳体析出的全珠光体基体上分布有球化良好的小球径石墨,而且珠光体很细化。分析认为:通过添加与原铁水中S量相对应的RE量,在铁水中形成充当石墨核心的硫化物,当石墨核心数增加到临界白口石墨球数以上时,石墨化作用抑制了渗碳体形成的同时,使锰、铜加入量提高成为可能;二者分布在珠光体基体上,锰促进珠光体中渗碳体形成,而铜阻碍固溶于奥氏体中的碳原子向石墨球扩散从而形成细化的珠光体基体,可以铸态获得高强度球墨铸铁。
<二>、球墨铸铁表面处理探讨
众所周知:热处理是一项改进金属材料品质的方法,借助热处理可以改变或影响铸铁的组织及性质,同时还可获得更高的强度、硬度和耐磨性等。
铸铁热处理的种类繁多,但基本上可分成两大类:第一类是组织构造不会由热处理而发生变化或者也不应该发生改变的,第二类则是基本的组织结构发生变化者。第一种热处理主要是用于消除内应力,热处理后组织、强度及其它力学性质等没有因热处理而发生明显变化。第二种热处理能使基体组织发生明显的变化,这种热处理大致分为五类:①退火:其目的主要在于分解碳化物,降低铸铁的硬度,提高加工性能;②正火:其目的主要用于改进铸铁组织、获得均匀分布的力学性能;③淬火:其目的主要是为了获得比较高的硬度和表面耐磨性;④表面硬化处理:其目的主要是获得表面硬化层,同时得到较高的表面耐磨性;⑤析出硬化处理:其目的主要是为获得更高强度。
铸铁种类繁多,有灰口铸铁、白口铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁等等,它们的组织结构也各不相同。一般根据凝固过程中的析出物—共晶石墨或共晶碳化物来分类:基体内主要含片状石墨者称之为灰铸铁,主要含碳化物者称之为白口铸铁。事实上白口铸铁由于具有很高的硬度与脆性用途较少;而灰铸铁的性质主要是由共晶石墨的形状与大小而定,这些析出的石墨无法经由热处理予以改进,因此具有非常低的强度及硬度。但若铁液添加镁及稀土金属能使石墨在凝固过程中以球状析出成为球墨铸铁,那么情况就有所不同。由于球墨铸铁其性质与基体相同的钢接近,故通过热处理可使强度、硬度明显提高,弹性模数、伸长率也有不同程度的提高。但是不同的热处理对球墨铸铁的作用完全不同,在工程上用的比较多的是退火、正火和析出硬化处理;事实上球墨铸铁同样可以通过调质、等温淬火处理以及渗氮、渗硼和低温气体碳氮共渗来改善其力学性能。
泊头市艺兴铸造厂(http://www.btyxzz.com)主要产品有搅拌机配件、灰铸铁件、减速机齿轮、机械加工、龙门铣床加工等业务。