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。

隨著新型孕育劑的加入,球墨鑄鐵梯形試塊的厚度由50mmm減少到10mm,其硬度值從177.0N/mm2增加到232.7N/mm硬度值增加了55.7N/mm相對(duì)于添加前的從165.7N/mm2增加到236.3N/mm增加了70.6N/mm增加的幅度較小,這說明由于厚度的變化引起的斷面敏感性較小,這就為生產(chǎn)厚大變截面球鐵件提供了一種的復(fù)合新型孕育劑,使不同厚度部位的力學(xué)性能都能達(dá)到要求。 掃描電鏡和能譜分析的結(jié)果表明,在不同牌號(hào)的球鐵鐵水中添加這種新型孕育劑后,從球墨鑄鐵中萃取出來的石墨球絕大多數(shù)呈現(xiàn)出近似圓球的形狀,而不添加新型孕育劑時(shí)石墨球有很多呈現(xiàn)出各種典型的不圓整狀態(tài),比如,蠕蟲狀、橢球狀、棒狀等。由此可見,新型孕育劑的添加有利于石墨球圓整度的提高。
接著我們采用萃取球墨-壓扁法、層磨法、高溫?zé)Y(jié)后石墨球核心物質(zhì)的分析等各種途徑對(duì)石墨球核心物質(zhì)的分析可以得出,量元S、Bi等在石墨球形核的過程中起著至關(guān)重要的作用,正是它們與鐵水中的各種金屬元素發(fā)生反應(yīng)生成各種氧化物、硫化物以及金屬間化合物等,增加了石墨球形核的核心,從而達(dá)到增加石墨球數(shù)量,提高其圓整度的作用。 透射電鏡研究結(jié)果表明,石墨的核心物質(zhì)可能是一個(gè)顆粒,也可能是兩個(gè)顆粒連在一起共同作為石墨核心,其尺寸大都為2-3um,由選區(qū)電子衍射圖譜標(biāo)定的結(jié)果可知,核心物質(zhì)確實(shí)存在γ-MnS。綜合XRD、EDS以及TEM的測(cè)試結(jié)果,我們推斷石墨核心的發(fā)源地為Mn、Ca、Mg等的硫化物以及金屬間化合物CeBi,外層為頑輝石MgO·SiO2及鎂橄欖石2MgO·SiO通過孕育處理引入Ca后,反應(yīng)生成了六方硅酸鹽CaO·SiOCaO·Al2O3·2SiO它們與石墨的晶格失配度較低,石墨可以在其表面上形核析出。