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浅谈浇注后保温对球墨铸铁基体的影响

2012年04月01日

铸件中材料牌号是EN1563-GJS-400-18LT,而且要求做-40℃Akv,低温冲击球墨铸铁材料(EN1563-GJS-400-18LT)由于其在低温下良好的冲击性能,不但在风力发电领域应用广,且在轨道交通领域内得到了广泛的应用;同时在我们生产的配件中有部分产品使用材料是EN1563-GJS-400-15,这种牌号的材料没有低冲要求,相对EN1563-400-18LT材料比较容易达到要求。在产品取样金相检测过程中,我们发现了一个现象,在不改变材料配比的条件下,浇注不同的产品基体的金相组织有很大的不同,如下图:
试验条件:EN1563-GJS-400-18LT配料,铁络砂造型,浇基尔试块取样。铁络砂的特点是散热性能好,冷却速度快。此图为EN1563-GJS-400-18LT球墨铸铁金相图片,放大100倍,4%硝酸酒精腐蚀,可以明显的看到,浅灰色颗粒为球状石墨。基体(黑色)为片状珠光体及呈方向性分布(白色)的鱼骨状莱氏共晶组织。在部分球墨边缘有少量铁素体。作牛眼或半牛眼状分布。
         莱氏体共晶组织,在高温时系由渗碳体和颗粒状奥氏体所构成,随后在冷却过程中,共晶奥氏体亦将进行分解,其分解产物是:渗碳体和铁素体、珠光体、石墨碳和铁素体等,将视冷却速度而定。因此莱氏体共晶组织在室温时,将由渗碳体和颗粒状珠光体;或渗碳体和珠光体、铁素体;或渗碳体和石墨;或渗碳体和铁素体、石墨等所组成。此图为放大500倍后状态。
        试块经过高温退火处理后,性能达到了要求,基体也成纯铁素体状态。如下图:放大500倍,高温退火。我们又对树脂砂造型的产品取样检验,又发现即使是同一
中频炉水浇注的产品基体的金相组织也有很大的不同,金相图如下:N端端盖冒口,铸态,5%硝酸酒精腐蚀,100倍;抱轴承盖冒口,铸态,5%硝酸酒精腐蚀,100倍;与上图同一个样,铸态,5%硝酸酒精溶液腐蚀,500倍上述图片都是在产品浇注打箱后由检验员在生产现场从产品上敲冒口后所得,看到基体变化如此大,我们刚开始以为是操作者更改了配料或者是熔炼浇注工艺,为此我们对现场加强的监督,并且由工艺员对配料、熔炼、浇注进行了全程的跟踪,未发现异常,但金相检验表明球铁基体组织还是随着产品的变化而有着不同的变化。
        在通过对产品结构研究后,我们发现了影响材料基体发生了较大变化的原因:N端端盖产品壁厚比较薄,浇注后铸件冷却速度快,因而形成的石墨球多,细小而且均匀;抱轴承盖铸件比较厚,冒口直径20㎜,高度达到150㎜,冒口与铸件接触的位置降温慢,客观上形成了保温退火的作用,因此形成了珠光体特别少甚至没有的情况。
         为了证明我们的推测,我们又做了如下的实验,在配料、熔炼、浇注的条件都不改变的情况下,在浇注完毕铁液凝固5分钟后,我们迅速将暴露在外的浇冒口用干砂覆盖保温。要求在5分钟后才盖砂保温的原因是想让铁液在型腔中快速凝固,这样可以细化石墨球,提高球化率;保温的目的是让产品在缓慢的降温的过程中形成了自退火,这样可以获得铸态铁素体基体的球铁。我们对进行了保温处理后的产品取样,获得了纯铁素体基体的球铁,其金相图片如下:N端端盖冒口,铸态,5%硝酸酒精溶液腐蚀,100倍N端端盖冒口,铸态,5%硝酸酒精溶液腐蚀,500倍。通过对产品在不同冷却速度的基体检查,我们可以确定,在配料成分合理,熔炼、浇注工艺稳定的条件下,我们可以通过加厚或减薄砂型厚度,浇注后对产品浇冒口覆盖干砂等方法来控制铸件的降温速度以获得不同的基体组织。在生产实践中,对EN1563-GJS-400-15等没有低冲要求的球铁,我们可以采取上述方法获得铸态铁素体球铁,产品只需做去应力退火,材料的各项机械性能就可以满足定货技术条件要求;对EN1563-GJS-400-18LT球铁我们则可以缩短高温阶段的保温时间,这样可以大大的减少退火需要的时间,提高了生产效率.

 

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