進(jìn)口球鐵材料的綜合力學(xué)性能較國(guó)產(chǎn)球鐵材料優(yōu)越性明顯,尤其是疲勞性能和沖擊性能,差異非常明顯。前者的疲勞極限為275MPa而后者僅為150MPa,前者常溫沖擊吸收功為7J而后者只有4J；熱等靜壓處理對(duì)材料組織變化有明顯的作用,熱等靜壓處理后基體組織分布更加均勻,基體上石墨球的球徑差異較未處理球鐵材料更小,石墨球大小等級(jí)及球化等級(jí)變化不明顯,隨著熱等靜壓冷卻速度的降低,基體中珠光體的含量降低,鐵素體含量增加,石墨球變化較??；熱等靜壓處理通過影響材料基體組織進(jìn)而影響到材料的力學(xué)性能,在熱等靜壓處理后材料的綜合性能的到了明顯的提高,尤其表現(xiàn)在疲勞性能和沖擊性能方面,熱等靜壓處理后進(jìn)口球鐵材料的疲勞性能提高約20%而國(guó)產(chǎn)球鐵疲勞性能提高約70%～,即國(guó)產(chǎn)球鐵在通過熱等靜壓處理提高疲勞性能方面較進(jìn)口球鐵材料具有更大的潛力,而熱等靜壓處理后進(jìn)口球鐵沖擊性能提高以上,優(yōu)于國(guó)產(chǎn)球鐵材料在沖擊性能方面的改善效果；熱等靜壓處理后材料的拉伸強(qiáng)度和硬度隨著基體珠光體跟鐵素體含量的變化而變化,基體中珠光體含量增加,材料拉伸強(qiáng)度跟硬度增加,反之材料拉伸強(qiáng)度和硬度降低。但并非線性關(guān)系。總之,合理的熱等靜壓處理工藝能在一定程度上改善材料的綜合力學(xué)性能,因此,尋求更加合理的熱等靜壓處理工藝有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

開發(fā)適合于大型鋼錠模的蠕鐵材質(zhì)及生產(chǎn)工藝。對(duì)比研究了REMg、YSBM-YSBM-YSBM-A四種蠕化劑對(duì)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(shí)間、提高試塊中心的蠕化率,在相同蠕化處理?xiàng)l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(shí)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(yàn)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(jí)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(cè)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(duì)采集到的金相圖像進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)灰鑄鐵金相分析。并得到以下成果和結(jié)論: 對(duì)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(duì)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(duì)灰鑄鐵金相圖像進(jìn)行去噪處理,并取得了較好的結(jié)果。

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(zhǎng)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(zhǎng)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(lái)通過反復(fù)試驗(yàn),采用無(wú)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(duì)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(wú)As鋅粒.加入量分別為0.1％、0.25％、0.5％、1％,共5組,每組對(duì)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(duì)于灰鑄鐵,加入純Zn,會(huì)增加材料的白口傾向;對(duì)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(duì)球墨鑄鐵的收縮傾向沒有影響.通過對(duì)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(duì)材料的組織和力學(xué)性能也無(wú)明顯影響.