球墨鑄鐵是工業(yè)上應(yīng)用廣泛的金屬材料之球墨鑄鐵以其度、高塑韌性、良好的抗疲勞能力和鑄造性能以及較低的生產(chǎn)成本而應(yīng)用越來越廣泛,并逐步替代鑄鋼件。孕育處理是球鐵生產(chǎn)中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié),其目的在于增加石墨球的數(shù)量、提高其圓整度、細(xì)化石墨球、防止球化衰退、降低白口傾向、防止在共晶團(tuán)間形成自由滲碳體等。 球墨鑄鐵在生產(chǎn)中普遍應(yīng)用的孕育劑是75硅鐵,但其孕育效果較差,為自由滲碳體,需要加入量較大,然而為了控制終硅量,則必須降低原鐵水的含硅量,這就給回爐料的利用帶來了一定難度。而孕育效果非常強(qiáng)的孕育劑,加入較少的量就能達(dá)到和普通孕育劑相同的孕育效果,而且增硅也少,這樣就可以適當(dāng)?shù)靥岣咴F水的含硅量,進(jìn)而提高了對回爐料的利用率,從而降低生產(chǎn)成本。
本論文通過反復(fù)試驗(yàn)研制出一種由Fe2OFeS、Bi2OCaSi四種物質(zhì)組成的新型復(fù)合孕育劑,為了確定孕育劑中各種物質(zhì)的佳成分配比,我們通過向牌號為QT500-7的球鐵鐵水中加入此種孕育劑進(jìn)行了三因素三水平的正交試驗(yàn)。通過對正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析確定出孕育劑中各成分的佳配比。然后繼續(xù)探討了這種新型孕育劑對球墨鑄鐵觀組織和力學(xué)性能的影響。 研究結(jié)果表明,新型復(fù)合孕育劑的主要成分組成為：Bi%,余量為Ca,其加入量為鑄件重量的0.1wt%,在向牌號為QT450-10的球鐵鐵水中加入此種新型孕育劑后球鐵組織中的石墨球數(shù)明顯增多,由264個(gè)/mmm2增加至325個(gè)/mm石墨球數(shù)的增多有助于鐵素體含量的增加,另外球化級別也由添加前的4級提高到3級,從而使鑄件達(dá)到較好的綜合力學(xué)性能,尤其是伸長率得到了很大的提高

鑄鐵型材的凝點(diǎn)：鐵液在保溫結(jié)晶爐的水冷石墨結(jié)晶器中凝固成形。保溫爐中的鐵液具有相當(dāng)高的壓頭,并構(gòu)成足夠大的補(bǔ)縮系統(tǒng),使連鑄棒坯按順序凝固模式進(jìn)行。剛被拉出結(jié)晶器的棒坯表面具有一定厚度的凝殼,內(nèi)部仍為液態(tài)金屬,通過對其表面溫度的檢測,調(diào)節(jié)相關(guān)工藝參量,控制拉坯速度,使出口區(qū)棒坯表面溫度相對穩(wěn)定,鑄坯凝殼厚度和液心大小也相對穩(wěn)定,連鑄生產(chǎn)便可穩(wěn)定連續(xù)進(jìn)行,這是理想的狀態(tài)。
汽車柴油機(jī)的制造者們從延長發(fā)動機(jī)的使用壽命出發(fā)，特別謹(jǐn)慎地考慮曲軸材料的選抒，當(dāng)度的貝氏體等溫悴火球鐵為了提高動力重量比，渦輪增壓器的擴(kuò)大使用影響了材料的設(shè)計(jì)根據(jù)，裝有渦輪增壓器的排氣管的溫度提高到500一70。C，在這種條件下，氧化和蠕變強(qiáng)度變得重要了。具有優(yōu)良性能的球鐵正在取代灰鑄鐵應(yīng)用于排氣管，隨著溫度的提高，將更進(jìn)一步使用硅鋁合金球鐵。
造紙機(jī)工業(yè)利用了球鐵高的強(qiáng)度和高的性模數(shù)。例如與灰鑄鐵相比，球鐵的性模數(shù)高60%，設(shè)計(jì)壓力滾筒和干燥滾筒時(shí)能減少重量。同樣，球鐵(適當(dāng)加入鎳錮合金)軋輥應(yīng)用于鋼廠，比起鋼和冷硬鑄鐵來有較高的性能。用于高鉻鑄鐵的物理機(jī)能化學(xué)成分分析檢測的儀器在丈量控制沸騰床燃燒溫度的熱電偶保護(hù)管，其工作溫度為1000一1100℃，高鉻鑄鐵的化學(xué)成分對其物理抗磨機(jī)能、高溫抗氧化機(jī)能和高溫機(jī)械機(jī)能都有非常大的影響。

隨著合金價(jià)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(yàn)和硬度試驗(yàn),研究了氮、鈦、鈮對灰鑄鐵組織及性能的影響規(guī)律。 試驗(yàn)結(jié)果表明,含氮量為0.0055%～0.013%、含錳量為1.0%-1.36%時(shí),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(shí),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(shí),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(shí),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(shí),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(shí),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。