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)的基礎上,采用氮、鈦、鈮對鐵液進行合金化,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；試樣的抗拉強度和硬度逐漸增大,當含氮量為0.012%、含錳量為1.24%時,試樣的抗拉強度和硬度達到大值,分別為395MPa和260HBW。當鐵液中含氮量≥0.011%時,鑄件表面下開始出現(xiàn)氣孔缺陷。 在適當含氮量(0.0080%左右)基礎上,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。
試樣的抗拉強度呈現(xiàn)降低的趨勢,當含鈦量為0.149%時,試樣的抗拉強度小,為230MPa；而試樣的布氏硬度略有增加,當含鈦量為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。

球化處理是球鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之蓋包法是針對沖入法存在的缺點進行改進而開發(fā)出來的一種球化處理方法。它的優(yōu)點是減少鎂光、粉塵等污染、提高鎂的吸收率、能有效地提高球鐵的綜合性能等。 本試驗根據(jù)江鈴鑄造廠的技術(shù)要求,采用蓋包法球化處理工藝,分析論述了鑄態(tài)鐵素體硅鉬球墨鑄鐵制備工藝中的技術(shù)重點及難點,選取化學成分、球化劑及孕育劑種類、孕育劑加入量、鉬含量等參數(shù)進行試驗研究,有針對性地調(diào)整及優(yōu)化,尋求佳的制備工藝參數(shù),以穩(wěn)定地生產(chǎn)出高性能鑄態(tài)鐵素體硅鉬球墨鑄鐵。 試驗采用中頻感應電爐熔煉鐵液,鐵液主要化學成分范圍控制在3.3-3.5C%,2.7-2.9Si%;采用快速熱電偶測溫,控制鐵液的出爐溫度。出爐時鐵水溫度盡量控制在1500-1550℃之間;以1530℃為佳。鐵液由電爐熔化后倒入經(jīng)過烘干的球化包中及提包內(nèi)進行球化及孕育處理。將處理好的鐵液澆注Y塊,同時進行隨流孕育。澆注成型后的試樣經(jīng)過60分鐘左右開型,在空氣中冷卻到室溫。
球化處理是球鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之球化方法的選用對球鐵性能有著重要的影響，是獲得高質(zhì)量鑄件的重要因素。蓋包法穩(wěn)定和提高了鎂的吸收率，能有效地提高球鐵的綜合性能和生產(chǎn)的穩(wěn)定性，同時減少了鎂光、粉塵等污染，因此是一種很有發(fā)展前景的球化處理工藝。 球化處理溫度是球化處理過程中的一種重要工藝參數(shù)，球化處理溫度的波動對鎂的吸收率有著重要的影響。球化處理溫度過高或過低，鎂的吸收率都會降低，造成球化不良，球鐵的綜合性能和生產(chǎn)穩(wěn)定性降低，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來波動，增加廢品率，降低綜合經(jīng)濟效益。因此需要尋求佳的球化處理溫度范圍，優(yōu)化蓋包法工藝參數(shù)