Φ120mm復相球墨鑄鐵磨球淬裂原因分析及解決辦法

從分析磨球的工況條件入手,對爐前相關工序和熱處理進行了重點控制。通過成分設計、球化及孕育處理,保證了磨球的質量,最終實現(xiàn)了磨球在實際工況下具有較好的應用效果。

針對復相球墨鑄鐵磨球的失圓現(xiàn)象,對失圓面進行外觀檢查,并分析產(chǎn)生的原因。結果表明,復相球墨鑄鐵磨球的失圓與其表面的夾渣缺陷有關,且夾渣數(shù)量越多、面積越大、深度越深,磨球的失圓程度越厲害。

球墨鑄鐵

磨球的工況條件分析是確定磨球材質、優(yōu)化綜合性能指標及保障磨球工況適應性的重要手段,是生產(chǎn)高質量磨球的根本保障,掌握應用好該方法,對指導磨球的實際生產(chǎn)具有十分重要的現(xiàn)實意義。在濕磨條件下的大型球磨機所采用的磨球(≥φ100mm),選用哪種類型的材質,使其能更

文章分析了球磨機和磨球的技術要求,提出采用球墨鑄鐵材質能夠滿足磨球使用要求,并通過試驗研究確定了熱處理工藝對磨球組織、性能的變化規(guī)律。試驗結果表明,φ100mm磨球選用珠光體球墨鑄鐵材質,獲得磨球金相組織為球狀石墨加回火馬氏體和少量碳化物,球表面硬度hrc50～55,表面與心部的硬度差為hrc1～3,完全滿足使用要求。

洛陽工學院在數(shù)年從事耐磨材料研究的基礎上,吸取國際上有關金屬材料腐蝕磨損的最新理論,研制出一種含銅球墨鑄鐵磨球,并已在一些鑄鋼廠使用。該磨球經(jīng)熔煉、鑄造和熱處理后,使用性能指標達到:沖擊韌性9～14j/cm~2,硬度hrc53～56,落球沖擊次數(shù)>25000次,磨耗302～403g/t鐵礦,碎球率為1‰左右。

介紹了球墨鑄鐵中奧氏體枝晶的形成、分類及影響因素,指出奧氏體枝晶排列方向的控制對進一步挖掘球鐵力學性能潛力的意義;同時闡述了溶質元素、凝固速度等因素對球鐵偏析的影響規(guī)律。

復相球墨鑄鐵磨球典型鑄造缺陷及防止措施

球墨鑄鐵淬火工藝規(guī)范 熱處理規(guī)范金相組織備注 回火索氏體+少量鐵素體及球狀石墨淬火 以前最好先經(jīng)正火當鑄件中存在過量 自由滲碳體時，在淬火前必須進行高溫 石墨化退火，以免析出二次網(wǎng)狀滲碳 體，這種方式叫“二階段淬火”?？紤] 到回火脆性，應盡量避免250~300℃范圍 內(nèi)淬火 石墨 石墨 表面層為細針狀馬氏體+少量殘留奧氏體 及球狀石墨，過渡層為小島狀馬氏體+細 小鐵素體，內(nèi)部與原始組織相同 對鐵素體基體的球鐵，必須先進行正火， 使珠光體量≥70%，有時為了消除淬火應 力而在380~410℃溫度范圍內(nèi)回火處理 提高強度、硬度和耐磨性，減少淬火變 形及裂紋。它是發(fā)揮球鐵材料最大潛力 的熱處理方法 下貝氏體+少量馬氏體+少量殘留奧氏體+ 球狀石墨 鑄態(tài)組織需無游離滲碳 石墨化退火。等溫淬火 獲得良好的強度和韌性下貝氏體+碎片狀鐵素體 鑄態(tài)組織需無游離滲碳

等溫淬火球墨鑄鐵與一般球墨鑄鐵不同，在韌性相同時，等溫淬火球墨鑄鐵強度要高出一般球墨鑄鐵1～2倍。等溫淬火球墨鑄鐵與鋼不同，比鋼更輕、更強、更耐磨，許多場合可代替鑄鋼、鍛鋼、有色金屬等。其特點：（1）強度高，adi曲軸rel比鍛件高40％；（2）輕量化，adi曲軸比鍛件輕10％；（3）耐磨性好，adi抗磨料磨損比鋼好，分別是一般結構鋼、調質鋼和鋼軌的3、2．3和1．7倍；（4）疲勞強度高，adi經(jīng)拋光等冷變形硬化，能達到調質鋼的疲勞強度；（5）斷裂韌度高、缺口敏感性小，adi的斷裂韌度相當于中溫回火的中碳合金結構鋼；與一般材料相反，adi的缺口敏感性隨強度的提高而下降，如adi的rm由900mpa提高至1350mpa，缺口敏感性反而由0．25下降至0．12；（6）低溫強度好、低溫斷裂韌度高（由于ar碳量高，ms低于－80℃，低溫組織穩(wěn)定）；（7）彈性模數(shù)低、抗震性好、噪音低，adi的彈性模數(shù)比鋼約小20％、抗震性比鋼好40％；在同樣應力下可承受的振動負荷比鋼要高20％，與鋼相比，噪音降低5db；（8）adi生產(chǎn)工藝簡單、節(jié)能、節(jié)材、成本低。

經(jīng)等溫淬火處理的球墨鑄鐵在國際上稱為（austemperedductileiron），簡稱adi。等溫淬火球墨鑄鐵是一種由球墨鑄鐵通過等溫淬火，得到以奧鐵體（ausferrite）為主要基體，具有強度高、韌性好的鑄造合金，等溫淬火球墨鑄鐵也稱奧鐵體球墨鑄鐵，也有人稱為奧氏體一貝氏體球墨鑄鐵（奧一貝球鐵）。其熱處理過程：將球墨鑄鐵加熱到a。以上，保持一定時間，然后以避免產(chǎn)生珠光體的冷速快冷至一定溫度（高于ms），并保溫一定時間，使球墨鑄鐵得到針狀鐵素體和富碳奧氏體組成的奧鐵體，允許少量其他組織（如馬氏體、碳化物）存在，但以不影響所要求的力學性能為準則。其屬于一種力學性能范圍寬廣的高級鑄鐵，具有高強度、高韌性和較好的塑性等特點。目前大致有三類，見表1。

熱處理是保障復相球墨鑄鐵磨球最終獲得最佳組織、性能、合理金相形貌及最理想實際工況應用效果的關鍵控制手段,正確了解、分析掌握熱處理對組織和性能的影響,對指導生產(chǎn)具有特別重要的現(xiàn)實意義。1.奧氏體化溫度對組織和性能的影響復相球墨鑄鐵磨球加熱到不同奧氏體化溫度,

球墨鑄鐵鑲嵌狀黑斑的成因及解決途徑

球墨鑄鐵介紹

4.4.1鑄鐵管、球墨鑄鐵管及管件的外觀質量應符合下列規(guī)定： 4.4.1.1管及管件表面不得有裂紋，管及管件不得有妨礙使用的凹凸不平的缺陷； 4.4.1.2采用橡膠圈柔性接口的鑄鐵、球墨鑄鐵管，承口的內(nèi)工作面和插口的外工作面應光 滑、輪廓清晰，不得有影響接口密封性的缺陷； 4.4.1.3鑄鐵管、球墨鑄鐵管及管件的尺寸公差應符合現(xiàn)行國家產(chǎn)品標準的規(guī)定。 4.4.2管及管件下溝前，應清除承口內(nèi)部的油污、飛刺、鑄砂及凹凸不平的鑄瘤；柔性接口 鑄鐵管及管件承口的內(nèi)工作面、插口的外工作面應修整光滑，不得有溝槽、凸脊缺陷；有裂 紋的管及管件不得使用。 4.4.3沿直線安裝管道時，宜選用管徑公差組合最小的管節(jié)組對連接，接口的環(huán)向間隙應均 勻，承插口間的縱向間隙不應小于3mm。 4.4.4管道沿曲線安裝時，接口的允許轉角，不得大于表4.4.4的規(guī)定。 表4.4.4

厚大斷面球鐵鑄件以其性能和成本上的優(yōu)勢,在核電、風電等行業(yè)具有廣闊的應用前 景。但迄今為止,厚大斷面球鐵鑄件中形成碎塊狀石墨仍是目前國內(nèi)外鑄造領域研究 與生產(chǎn)的難題。本文采用模擬實驗與生產(chǎn)性驗證相結合的方法,研究了厚大斷面球鐵 中石墨析出行為及碎塊狀石墨的形成機理,分析了微量元素的作用機制。采用等溫切 面方法物理模擬了百噸級核乏燃料球鐵儲運容器鑄件的凝固過程,設計了強制冷卻 系統(tǒng),并對模擬試塊的微觀組織及力學性能進行了綜合分析與評價。利用自行設計 的液淬保溫爐,模擬了厚大斷面球鐵的凝固過程,研究了石墨的析出規(guī)律,并分析了其 影響因素。結果表明,當保溫時間小于240min時,石墨呈球狀析出。保溫時間達到 240min后,熔體中析出了碎塊狀石墨。繼續(xù)延長保溫時間,在碎塊狀石墨共晶團周圍 有蠕蟲狀和片狀石墨形成。實驗中發(fā)現(xiàn)碎塊狀石墨從鐵液中直接析出。利用高分辨

球墨鑄鐵縮孔、縮松問題探討（3.對“均衡凝固技術”幾個基本問題的討論） 3.對“均衡凝固技術”幾個基本問題的討論 本文開頭就提到，目前球鐵件縮孔、縮松研究的焦點問題是：如何正確認識石墨 化膨脹？如何利用石墨化膨脹進行補縮？以及如何處理外部補縮和自補縮的關 系？對這幾個焦點問題，近年來在國內(nèi)流行的“均衡凝固技術”[28]提出了一 些看法，引起了各種不同的評論。可能是由于實踐經(jīng)歷和看問題角度的差別，筆 者的認識和看法可能與之有所不同，謹在這里對其中幾個基本問題進行討論，希 望通過不同觀點的交流有助于加深對球鐵縮孔、縮松問題的認識，特別希望有助 于正確認識和利用石墨化膨脹進行補縮。 3.1球鐵件是否可能實現(xiàn)“均衡凝固”？有利還是有弊？ 3.1.1收縮－膨脹疊加圖存在的問題 均衡凝固技術[28]給“均衡凝固”所作的定義是：“鑄鐵鐵水冷卻時要產(chǎn)生體積 收縮，凝固時析

空氣錘的錘桿一般是用中碳鋼鍛造制成,由于工藝水平的限制,內(nèi)孔都加工成圖2或圖3的形狀,有的雖按圖1形狀加工,但在向球面過渡處不可避免被刀尖劃出一圈深溝,由于應力集中導致錘桿過早斷裂。我廠750kg、400kg、150kg、65kg幾臺空氣錘在60、70年代總共換了10根錘桿,有的只使用半年或一年。這不僅經(jīng)濟損失很大,還影響生產(chǎn)。

球墨鑄鐵爐前檢驗是其生產(chǎn)過程中不可缺少的一環(huán)，它直接關系到球墨鑄鐵件的質量。及時、準確判斷鐵液球化情況，可以迅速采取措施控制球墨鑄鐵的質量。爐前誤判將大量報廢鑄件，造成嚴重的經(jīng)濟損失，因此，爐前及時、準確判斷球化情況比爐后檢驗重要得多。

球墨鑄鐵，因其石墨呈球狀而得名，廣泛用于機械制造。生產(chǎn)球墨鑄鐵涉及結晶學、材料科學和冶金等知識。關鍵步驟包括鐵水準備、球化處理、孕育處理和鑄型制造，這些處理過程轉化石墨形態(tài)，增強材料機械性能。

以大型球鐵磨盤鑄件為例,介紹了毛重95t球鐵磨盤的生產(chǎn)過程,采用喂線法球化處理的鑄件組織、性能及超聲波探傷(ut)、磁粉探傷(mt)均滿足技術指標要求,并實現(xiàn)穩(wěn)定批量生產(chǎn)。生產(chǎn)實踐表明,喂線法球化處理是保證大型球鐵件質量的有效途徑。

試制了一種高耐磨性貝氏體球墨鑄鐵,在空冷條件下獲得貝氏體—馬氏體復相組織和殘余奧氏體組組織,該組織具有良好的強韌性配合和高耐磨性,與中錳球鐵、高鉻鑄鐵磨球比較,耐磨性和耗球率都有明顯改善。該材料磨球綜合性能好,生產(chǎn)工藝簡單,制造成本低廉,具有推廣價值。