開發(fā)適合于大型鋼錠模的蠕鐵材質(zhì)及生產(chǎn)工藝。對比研究了REMg、YSBM-YSBM-YSBM-A四種蠕化劑對厚大斷面蠕鐵組織和性能的影響。研究結(jié)果表明,重稀土蠕化劑(YSBM的具有良好的蠕化效果和抗衰退能力,采用該蠕化劑處理400mm×400mm×450mm模擬試塊中心部位的蠕化率達(dá)到85%,試塊的組織均勻性較好,抗拉性能達(dá)到315MPa,延伸率達(dá)到3.3%,滿足鋼錠模材質(zhì)的要求。冷鐵可顯著縮短厚大斷面蠕鐵的凝固時間、提高試塊中心的蠕化率,在相同蠕化處理條件下模擬試塊中心部位的蠕化率由未加冷鐵的35%提高到55%,破碎石墨的數(shù)量明顯減少,獲得了均勻分布的蠕墨和晶粒細(xì)小的基體組織。蠕鐵72小時的平均氧化增重為3.14g/(m2,顯著低于灰鐵的4.76g/(m2;700℃至室溫的水淬試驗中,蠕鐵的平均熱疲勞壽命為42次,高于灰鐵的30次。 利用華鑄CAE模擬優(yōu)化的結(jié)果,采用雨淋式工藝,成功生產(chǎn)出48t鋼錠模。鋼錠模附鑄塊的蠕化率達(dá)到85%,抗拉強(qiáng)度為350MPa,延伸率為7.5%,達(dá)到了RuT300的水平。420t鋼錠模的優(yōu)化工藝為上、下雙澆注系統(tǒng),上澆注系統(tǒng)為雨淋式,下澆注系統(tǒng)為二級底注式,澆注溫度1300℃～1320℃。
選取由石墨和不同基體組織組成的灰鑄鐵作為研究材料,根據(jù)定量檢測標(biāo)準(zhǔn)選取放大倍數(shù)為100×、200×和500×進(jìn)行金相圖像的采集。利用數(shù)字圖像處理技術(shù)對采集到的金相圖像進(jìn)行處理,實現(xiàn)灰鑄鐵金相分析。并得到以下成果和結(jié)論: 對灰鑄鐵金相圖像出現(xiàn)的亮度不均勻現(xiàn)象,利用空域陰影校對金相圖像進(jìn)行亮度不均勻校正;利用小波變換與均值濾波相結(jié)合的算法對灰鑄鐵金相圖像進(jìn)行去噪處理,并取得了較好的結(jié)果。

隨著合金價格的提高,生產(chǎn)成本不斷增加。為降低生產(chǎn)成本,本課題在HT250材質(zhì)的基礎(chǔ)上,采用氮、鈦、鈮對鐵液進(jìn)行合金化,通過金相組織觀察、SEM分析、EDS分析、拉伸試驗和硬度試驗,研究了氮、鈦、鈮對灰鑄鐵組織及性能的影響規(guī)律。 試驗結(jié)果表明,含氮量為0.0055%～0.013%、含錳量為1.0%-1.36%時,試樣的金相組織為A型石墨+細(xì)片狀珠光體+少量鐵素體。隨著含氮、錳量的增加：片狀石墨長度變短、寬度稍有增加,彎曲程度加大,石墨端部鈍化,對基體的割裂作用減弱；細(xì)片狀珠光體含量略有增加,珠光體層片間距減小；試樣的抗拉強(qiáng)度和硬度逐漸增大,當(dāng)含氮量為0.012%、含錳量為1.24%時,試樣的抗拉強(qiáng)度和硬度達(dá)到大值,分別為395MPa和260HBW。當(dāng)鐵液中含氮量≥0.011%時,鑄件表面下開始出現(xiàn)氣孔缺陷。 在適當(dāng)含氮量(0.0080%左右)基礎(chǔ)上,含鈦量在0.055%-0.149%范圍內(nèi)時,試樣的金相組織為A型和D型石墨+珠光體+少量鐵素體。隨著含鈦量的增加：A型石墨減少,D型石墨增多；鐵素體的含量增多,珠光體的含量減少。
試樣的抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)降低的趨勢,當(dāng)含鈦量為0.149%時,試樣的抗拉強(qiáng)度小,為230MPa；而試樣的布氏硬度略有增加,當(dāng)含鈦量為0.149%時,試樣的布氏硬度大,為219HBW。鈦在含氮灰鑄鐵中的存在形式有以下兩種：少部分固溶于基體中,呈均勻分布；大部分與鐵液中的碳、氮形成鈦的碳氮化物,并多以三角形、四邊形及帶棱角的不規(guī)則塊狀鑲嵌于基體之中,呈彌散分布。

鑄鐵在鑄造過程中經(jīng)常產(chǎn)生氣孔、渣孔、夾砂、縮孔、裂縫,澆鑄不足等缺陷.而在使用部門,由于超負(fù)荷,機(jī)械事故以及自然損壞等原因,造成鑄鐵機(jī)件的損壞也很多,對這些有缺陷件及損壞件,應(yīng)根據(jù)鑄鐵的特點,采取相應(yīng)的補(bǔ)焊工藝進(jìn)行修復(fù).在所有的鑄鐵中,灰鑄鐵應(yīng)用廣泛(導(dǎo)軌、機(jī)床底座、工作臺、氣缸、閥門、齒輪等).由于補(bǔ)焊的要求及補(bǔ)焊對象不同,灰鑄鐵有多種補(bǔ)焊方法,但目前我國常用的方法是焊條電弧焊和氣焊.由于電弧焊焊條比較昂貴,一般用于補(bǔ)焊厚大的鑄件;氣焊縫的材質(zhì)、性能、顏色等和母材相近、設(shè)備簡單、取材容易,適于補(bǔ)焊中、小型薄壁件.氣焊火焰比電弧焊低,加熱和冷卻速度比較緩慢,加熱程度和加熱時間可以控制,這些都有利于石墨化.因此,氣焊仍是一種某些場合下常用的方法.
球墨鑄鐵的球化處理和孕育處理方法,從原材料質(zhì)量、工藝操作、鐵液包形狀、出爐溫度等方面,分析了影響球化孕育效果的因素,并給出相應(yīng)的防止措施,得出以下結(jié)論:(1)原鐵液w(S)量高,會導(dǎo)致球化劑的加入量增加,不利于鐵液質(zhì)量的穩(wěn)定;(2)w(RE)量高,會引起大斷面的軋輥內(nèi)部產(chǎn)生碎塊狀石墨;(3)根據(jù)鑄件大小,適當(dāng)控制球化處理溫度和澆注溫度,有利于避免產(chǎn)生球化衰退和孕育衰退等現(xiàn)象;(4)采用復(fù)合孕育劑、多次孕育和隨流孕育等方法強(qiáng)化孕育處理,有利于增加石墨核心,改善球化效果,增加石墨數(shù)量,提高球鐵鑄件的綜合性能.