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护栏打桩机汽缸铸件的熔炼工艺及过程控制

  介绍了护栏打桩机汽缸铸件的熔炼过程以及各生产环节的工艺控制,并对其对应的附铸试块进行力学性能测试和金相组织分析。生产实践表明:通过应用镧系稀土球化剂球化处理,采用三次孕育的孕育处理方式,严格控制元素的化学成分,掌握好铸件拆箱的时间,可以成功生产本体珠光体在50%-70%、力学性能以及金相组织都合格的汽缸铸件。

护栏打桩机汽缸铸件的熔炼工艺及过程控制


  护栏打桩机汽缸铸件的技术要求护栏打桩机汽缸的材质牌号为QT500-7A,要求附铸试块抗拉强度≥450 N/mm2,延伸率≥7%,硬度(HB)190~240,碳化物及磷共晶质量分数分别<1%,基体组织为铁素体+珠光体的混合基体,金相组织上球化级别不低于2级,即球化率大于90%,球径大小6级,并且要求对铸件本体进行化验验收,要求本体珠光体含量不能低于50%且不得高于70%.由于汽缸恶劣的工作环境,还必须要保证汽缸内腔壁的耐磨性能。铸件的主要壁厚为35 mm,护栏打桩机汽缸结构如图1所示。

  护栏打桩机汽缸生产技术难点分析根据技术要求,护栏打桩机汽缸属于强度较高的球墨铸铁件,具有较高的硬度和高的珠光体比例,而且珠光体含量还需要稳定在一个相对狭小的范围内,同时还需要保证一定的延伸率;并且该产品金相组织验收按本体实际组织为验收标准,并规定金相分析为汽缸内腔非冷铁位置。由于汽缸使用树脂砂造型,保温性能好,加之拆箱后内腔红热的砂芯无法及时倒出,导致内腔冷切条件较差,容易造成珠光体的分解,导致本体珠光体含量低以及力学性能的降低,尤其是本体硬度的不足,然而热处理价格高,所以希望铸件在铸态下就能得到合格的力性能和金相组织。根据护栏打桩机汽缸的金相、硬度以及耐磨的要求,在汽缸熔炼时必须合金化,不然是很难达到技术要求的。


护栏打桩机汽缸铸件的熔炼工艺及过程控制


  3护栏打桩机汽缸试验生产

  3.1化学成分的选择选择适当的化学成分是保证铸铁铸态下获得良好的组织状态和高性能的基本条件,也是控制基体中珠光体含量的必要途径。结合护栏打桩机汽缸的结构特点、性能要求来确定化学成分。

  3.1.1碳含碳量对球墨铸铁力学性能的影响主要是通过其对基体的影响起作用的,对铸态球墨铸铁来说,增加含碳量可以减少渗碳体,在铸态球铁中碳的质量分数接近3%时,渗碳体消失,超过3%时,开始出现铁素体。碳又能促进共析石墨化,增加石墨球数,从而增加铁素体含量,导致珠光体含量减少,也在一定程度上减小缩松、缩孔的体积和面积;但碳量过高不仅有出现石墨漂浮的可能,对降低缩松、缩孔倾向也不明显。故选择碳质量分数在3.6%~3.8%之间。

  3.1.2硅硅是石墨化元素,是Fe-C合金中能够封闭奥氏体区的元素,使铁碳合金能在较高的温度下进行共晶和共析转变,有利于碳原子和铁原子的扩散,也有利于渗碳体的分解,促进石墨化,从而使基体中珠光体含量降低,铁素体增加并且强化铁素体。据资料在w(Si)≥2.6%即使正火也很难得到完全珠光体,所以硅能降低强度、硬度提高塑形,降低耐磨性,所以终硅质量分数需控制在2.4%~2.5%范围。图2所示终硅与抗拉强度、硬度和延伸率的关系。


护栏打桩机汽缸铸件的熔炼工艺及过程控制


  3.1.3锰锰少量固溶于铁素体,大部分溶入共析碳化物和渗碳体中,以复合碳化物的形态存在,加强了碳化物的形成,因此是阻碍石墨化的元素,故增加锰量会增大和稳定基体组织中的珠光体数量,也可以增加铸件的耐磨性能。但锰是偏析倾向特别显著的元素,对球墨铸铁的韧性影响很大,锰也会提高铁素体球墨铸铁的韧脆性转变温度。因此,汽缸中控制锰质量分数在0.3%~0.5%之间.3.1.4铜铜是促进共晶阶段石墨化的元素,石墨化能力相当于硅的1/10~1/5.铜能使组织致密,并细化和改善石墨的均匀分布,既能降低铸铁的白口倾向,也可以增加铸件的强度和硬度,加之富Cu液相包围在石墨球周围,阻碍了C原子通过奥氏体的扩散,其促进珠光体的能力为Mn的3倍,会产生更多的珠光体,而且铜可以提高耐磨性能。但由于铜加入会增加成本,并据有关资料显示铜质量分数在0.5%~2%之间对强度的增加效果不明显,所以汽缸选取铜的质量分数一般为0.4%~0.5%.

   



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