低溫鐵素體球墨鑄鐵高端鑄件與高純生鐵的關(guān)系.通過轉(zhuǎn)向架軸箱鑄件生產(chǎn)實(shí)例及大量數(shù)據(jù)說明生鐵中各元素對鑄件質(zhì)量的影響,并指出:鑄件質(zhì)量的好壞,除了與鑄造企業(yè)的技術(shù)水平和企業(yè)管理嚴(yán)格與否有關(guān)之外,還與原材料質(zhì)量有關(guān),特別是與生鐵質(zhì)量有關(guān).生鐵的純凈度對鐵液的純凈度、石墨形態(tài)、韌-脆轉(zhuǎn)變溫度、基體組織、晶間夾雜等均有很大的影響.因此,為了確保鑄件質(zhì)量及質(zhì)量穩(wěn)定,在選用生鐵時(shí),一定要嚴(yán)格限Mn、P以及量元素的含量,并且要求它們的含量要嚴(yán)格穩(wěn)定
采用概率斷裂力學(xué)方法研究了船用柴油機(jī)機(jī)身球墨鑄鐵材料(QT400-的裂紋擴(kuò)展壽命可靠性.基于QT400-18的裂紋擴(kuò)展試驗(yàn),考慮了裂紋擴(kuò)展速率的分散性,采用統(tǒng)計(jì)分析獲得了Paris公式參數(shù)的分布特征,建立了QT400-18裂紋擴(kuò)展速率的隨機(jī)概率模型.反推得到了da/ dN≤10-7 mm/cycle時(shí)材料的疲勞啟裂門檻值.進(jìn)一步建立了剩余壽命預(yù)測模型,通過數(shù)值抽樣仿真,得到了不同初始裂紋長度下的裂紋擴(kuò)展剩余壽命及其分布,并建立了剩余壽命與可靠度關(guān)系圖譜.
灰鑄鐵和球墨鑄鐵的凝固過程,包括生核過程、初生奧氏體枝晶的析出過程以及亞共晶鑄鐵、過共晶鑄鐵、共晶鑄鐵的形成過程.闡述了初生奧氏體枝晶的形態(tài)和初生奧氏體枝晶對鑄鐵性能的影響以及對初生奧氏體枝晶的控制.分析了灰鑄鐵和球墨鑄鐵的共晶轉(zhuǎn)變過程以及石墨的晶核.終得出:對于灰鑄鐵,組織中枝晶所占的體積分?jǐn)?shù)提高,鑄鐵的強(qiáng)度隨之提高;對于球墨鑄鐵,初生奧氏體枝晶的數(shù)量和枝晶間距,對石墨球的形態(tài)、尺寸和分布狀況有重要的影響;將w(Al)量控制在0.005％～0.01％,既促進(jìn)灰鑄鐵石墨生核,又不會(huì)誘發(fā)針孔缺陷;采用O的孕育劑可以使球化率提高、

鐵水的冶金狀態(tài)對球化孕育處理效果及鑄造缺陷形成傾向有重要影響,研究基于原鐵水冶金狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)的球化孕育處理工藝的優(yōu)化控制與調(diào)節(jié)方法.選取有效特征參數(shù)表征原鐵水冶金狀態(tài),并建立一個(gè)綜合評(píng)價(jià)模型用于實(shí)際生產(chǎn)過程中原鐵水合格冶金狀態(tài)確定和球化劑添加量的精準(zhǔn)計(jì)算.在球化處理、孕育處理和鑄件澆注之前,均設(shè)置球化、孕育效果測評(píng)與調(diào)控環(huán)節(jié),以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制.動(dòng)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)主要由原鐵水冶金狀態(tài)調(diào)控子系統(tǒng)、球化處理與效果調(diào)控子系統(tǒng)、孕育處理與效果調(diào)控子系統(tǒng)和鐵水球化孕育終調(diào)子系統(tǒng)構(gòu)成.經(jīng)實(shí)驗(yàn)室條件下模擬運(yùn)行證明,基于原鐵水冶金狀態(tài)評(píng)價(jià)的動(dòng)態(tài)調(diào)控方法及系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)球墨鑄鐵球化孕育處理的優(yōu)化控制.
Mn、S對灰鑄鐵性能的影響及二者之間的平衡關(guān)系,對實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:(1)S對灰鑄鐵的組織和性能的影響較大,尤其是在感應(yīng)電爐熔煉的條件下,鐵液中的w(S)量控制在0.06％～0.12％,強(qiáng)度、硬度好,白口傾向小,A型石墨增多,D、E型石墨減少,斷面均勻性得到改善;(2)灰鑄鐵中的w(Mn)量不宜超過0.8％,超過一定量后會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度下降;(3)Mn和S在灰鑄鐵中不能單純看作雜質(zhì)元素,對控制鑄件所需的佳顯組織和強(qiáng)度、防止某些缺陷都是必需的,S和Mn需保持正確的比例關(guān)系,在灰鑄鐵中應(yīng)滿足w(Mn)=1.7w(S)+a,且a值保持在0.5％～0.6％,效果好.

QT600-3齒的技術(shù)要求和生產(chǎn)工藝.鑄件質(zhì)量55 kg,外徑460 mm,主要壁厚50 mm;抗拉強(qiáng)度要求與常規(guī)球鐵牌號(hào)QT600-3相同,但伸長率要求提高到8％,金相組織要求單位面積球數(shù)不少于120個(gè)/mm用呋喃樹脂砂造型,鑄造工藝為:鑄件底部設(shè)4道內(nèi)澆道,鑄件頂面中心設(shè)保溫冒口,熱節(jié)部位設(shè)隨形冷鐵.鐵液熔煉、澆注工藝為:采用中頻感應(yīng)爐化鐵,RE-Mg球化劑蓋包法球化處理以及多次孕育處理;澆注后在澆口杯頂面覆蓋干砂保溫,并延長保溫時(shí)間.試制結(jié)果顯示,齒輪力學(xué)性能、金相組織均符合要求,鑄件解剖未發(fā)現(xiàn)缺陷.
750泵體鑄件材料牌號(hào)為QT600-質(zhì)量10190kg,主要壁厚75 mm,大壁厚150 mm,鑄件要求進(jìn)行超聲波探傷,不允許有縮孔、縮松、夾渣及其它夾雜物.原工藝為:采用呋喃樹脂砂造型,鑄件設(shè)置環(huán)形澆注系統(tǒng),內(nèi)澆道厚度較大,鑄件頂部設(shè)置4個(gè)冷冒口,結(jié)果鑄件多處產(chǎn)生較嚴(yán)重的縮孔、縮松和夾渣缺陷.后來通過反復(fù)試驗(yàn),采用無冒口鑄造工藝,將冷冒口去除,改為薄片形排氣片,選擇恰當(dāng)?shù)臐沧囟?提高鑄型剛度和使用大量的冷鐵,利用石墨化膨脹和砂芯熱膨脹進(jìn)行補(bǔ)縮,并將內(nèi)澆道改為扁薄形,提高擋渣能力,終了上述缺陷,鑄件質(zhì)量完全達(dá)到客戶要求.
Zn對球墨鑄鐵和灰鑄鐵力學(xué)性能影響的研究方法.利用自制的300 kg中頻感應(yīng)電爐熔化鐵液300 kg.原材料采用80％的#20廢鋼+20％的Q10生鐵.隨流加入無As鋅粒.加入量分別為0.1％、0.25％、0.5％、1％,共5組,每組對應(yīng)澆注灰鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)試棒2根、白口試樣1個(gè),球墨鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)試樣2根、收縮試樣1個(gè).結(jié)果表明:對于灰鑄鐵,加入純Zn,會(huì)增加材料的白口傾向;對于球墨鑄鐵,在w(Zn)量達(dá)到0.063％的情況下,開始出現(xiàn)蠕蟲狀石墨,Zn元素對球墨鑄鐵的收縮傾向沒有影響.通過對加入不同比例的車身廢鋼進(jìn)行試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)雖然帶入的w(Zn)量很高,但對材料的組織和力學(xué)性能也無明顯影響.