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提升中频炉熔炼铸件质量需要考虑6大因素的影响



  年代以后,中频无心感应电炉的电源有了重大的改进,熔制铸铁时热效率可达到用感应电炉熔炼铸铁时,炉料中铸造生铁锭的用量很少,废钢所占的份额增多,而钢材中的合金元素对铸铁(尤其是球墨铸铁)的性能却大都有负面影响,▲★-●甚至成了污染元素。

  另一方面,在冲天炉熔炼过程易于脱除的低沸点元素,如Pb(1755℃)、Sb(1640℃)、Bi(1481℃)、Te(989.8℃)、As(615℃升华)、Cd(767℃)、Zn(419.5℃)等,用感应电炉熔炼时就较难以脱除,从而易于显现其负面影响。综合起来,★◇▽▼•干扰元素对铸铁性能会有如下影响:

  钢材中的合金元素,如Mn、九乐棋牌平台Cr、V、Mo、Ti、B等,都是很强的碳化物形成元素,而

  且易偏析于铸件最后凝固的部位,在晶界处浓度很高。对于灰铸铁,由于其组织中存在大量片状石墨,强度本来就不高,延性和韧性很差,晶界处碳化物的影响并不那么明显。对于球墨铸铁,尤其是铁素体球墨铸铁件、等温淬火球墨铸铁件和优质厚截面球墨铸铁件,晶界处碳化物的影响往往是至关重要的。

  图1和图2都是厚壁球墨铸铁件晶界处的碳化物。这类碳化物对材质的力学性能影响很大,而且出现这类碳化物时铸件内部往往随之产生小的缩孔或疏松。

  表2中列出了这类元素的来源、对铸铁性能的影响及建议的含量控制值(特殊情况下作为合金元素加入时例外)。

  铸铁中加入Mg和以Ce为代表的稀土元素后,可以使石墨球化。如果金属炉料中含有阻碍石墨球化的元素,就会影响石墨的球化。阻碍石墨球化的作用大致可分为两个方面:

  起这种作用的主要是氧、硫和氮。此外,碲(Te)和硒(Se)也是消耗球化剂的元素。

  (2)球状石墨生成后,提高铸铁中的液相的稳定性,使石墨长大过程中,在各个方向成长不均匀,从而导致石墨球畸变。

  起这种作用的主要是磷、铝、锡、铜、硼、锑、钛、铌等元素。这类元素偏析的倾向强,可以使铁中的液相稳定,促进石墨成长的异向性,从而影响石墨的形态。

  但是,★-●△▪️▲□△▽铁液中含钛量增多时,各种元素的允许含量还应进一步降低。在不同的钛含量下,砷、锡、铋、铅、锑等元素的球墨铸铁中石墨形态的影响见图4。

  最近,制造高强度球墨铸铁件时,常常加入较多的铜。在这种条件下,应尽可能地将铸铁中的铝含量控制得低一些。

  缩孔的特征有表面缩孔和内部的缩孔、缩松。钛、铝的含量增高,铁液的流动性恶化,产生表面缩孔的倾向增大。磷、锰、铬、钒、钼等元素易偏析于最后凝固的部位,形成复合碳化物,导致产生内部缩孔、缩松的倾向增大。日本三重县技术综合研究所藤川、村川等人的研究工作表明:灰铸铁中含有铝、钛、钒、铬、磷等元素,产生缩孔的倾向增大;球墨铸铁中,铝含量自0.02%增加到0.4%,产生缩孔的倾向增大。

  灰铸铁组织中石墨的形态(A型、B型、C型、D型或型E),对其力学性能有重要的影响,难以由硬度预测其强度。灰铸铁中铅含量在0.005%以上,就可能产生魏氏体型石墨,导致强度显著降低。如果铸铁中还含有铝、氢、钙等元素,铅含量在0.005%以下,就可能出现魏氏体型石墨。

  一种厚壁灰铸铁件(厚度100~150㎜)在使用过程中破断,▪️•★作失效分析时发现,虽然基体组织基本上是珠光体,由于石墨为魏氏体型,硬度为148 HB,分析结果表明铅含量很高,为0.025%,破断处的显微组织见图5。

  灰铸铁中常加入锑或锡,以稳定珠光体,提高其硬度。但是,如加入量太多,虽然硬度提高了,强度却反而会降低。碳当量较高的灰铸铁中,锡的加入量对灰铸铁硬度和强度的影响见图6。灰铸铁中添加锑,●也有同样的影响,而且易于使石墨的形态变异。

  灰铸铁强度低下时,★△◁◁▽▼有必要注意钛的有害作用。钛含量增多时,加以铁液中含有的硫的作用,会促使D型石墨形成。部分石墨成为D型后,■□基体组织中的铁素体增多,会使铸铁的强度降低。干扰元素‘钛’不仅来自废钢,我国生产的高硅铸造生铁中也往往含有钛,选用时应加注意。印度生产的铸造生铁中也有这样的问题。△

  近年来,美国经常发生珠光体球墨铸铁的硬度低于寻常的情况,为查明其原因进行了研究,最近已经明确这是硼的影响。▼▼▽●▽●

  铸铁中硼含量超过0.002%,就可以抑制铜稳定珠光体的作用,使铸铁的硬度降低。◇▲=○▼=△▲因此,生产中不仅要注意废钢和其他炉料中所含的硼,采用感应电炉熔炼时,还应注意筑炉材料中加入的硼酸所造成的污染。

  近年来,用于熔炼铸铁的感应电炉日益增多,炉衬寿命不高的情况也十分多见,当然,耐火材料品质不高、筑炉工艺掌握不好是出现这类问题的主要原因,但是,也不能忽视炉料带来的问题。

  如果采用镀锌钢板作炉料,○▲锌受热后蒸发,▼▲侵入炉衬内,就会使炉料寿命降低。新筑的炉衬烧结期间,锌蒸汽的影响尤为严重。返回搜狐,查看更多口▲=○▼