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(lái)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(lái)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(duì)回爐料的利用率,從而降低生產(chǎn)成本。
本論文通過(guò)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(guò)向牌號(hào)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(guò)對(duì)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(duì)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(hào)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(jí)別也由添加前的4級(jí)提高到3級(jí),從而使鑄件達(dá)到較好的綜合力學(xué)性能,尤其是伸長(zhǎng)率得到了很大的提高

常用的耐熱材料主要有耐熱鋼和耐熱鑄鐵。耐熱鋼的耐熱性較好，力學(xué)性能較高，但成本較高。耐熱鑄鐵具有一定的力學(xué)性能，成本相對(duì)較低，但耐熱性不如耐熱鋼。本文以鉻含量為20%的高鉻鑄鐵為研究對(duì)象，采用加入稀土、硅的方法，研究對(duì)高鉻耐熱鑄鐵的影響。通過(guò)光學(xué)顯鏡，研究稀土、硅對(duì)高鉻白口鑄鐵組織的影響。對(duì)不同成分的高鉻鑄鐵進(jìn)行高溫氧化實(shí)驗(yàn)，計(jì)算其氧化速率，分析氧化膜的組成。并對(duì)不同成分的試樣進(jìn)行耐磨性、熱疲勞、硬度測(cè)試。研究結(jié)果表明： 稀土含量由0增加到0.60%，高鉻鑄鐵奧氏體由樹(shù)枝晶向柱狀晶和等軸晶轉(zhuǎn)變，碳化物由連續(xù)的網(wǎng)狀趨于塊狀和條狀發(fā)展；高鉻鑄鐵氧化速率從5.566mg·cm-2·h-1降到3.276mg·cm-2·h-1；磨損量由0.1521g降為0.1485g；高鉻鑄鐵鑄態(tài)硬度從45.2HRC增加到49.9HRC；將添加稀土的高鉻耐熱鑄鐵，在1100℃下進(jìn)行熱疲勞實(shí)驗(yàn)，試樣進(jìn)行40次反復(fù)加熱、冷卻，均未出現(xiàn)裂紋。
硅含量低于2.5%時(shí)，高鉻鑄鐵奧氏體枝晶較多，共晶碳化物的連續(xù)程度較高，以網(wǎng)狀或條狀存在。硅含量大于2.5%時(shí)，奧氏體枝晶減少，共晶碳化物顯著的細(xì)化，以細(xì)小的塊狀和粒狀形式存在，分布均勻；隨著硅含量的增加，氧化速率先下降后上升，硅含量在2.0%時(shí)，低為2.825mg·cm-2·h-1；隨著含硅量的增加，磨損量呈降低趨勢(shì)，小值為0.1468g；硅含量從1.5%增加到3.5%，高鉻鑄鐵鑄態(tài)硬度從49.3HRC增加到52.5HRC；將添加硅的高鉻耐熱鑄鐵，在1100℃下進(jìn)行熱疲勞實(shí)驗(yàn)，試樣進(jìn)行40次反復(fù)加熱、冷卻，均未出現(xiàn)裂紋。

可對(duì)鑄鐵型材表面進(jìn)行玻璃、搪瓷涂層，銅、鉻、鎢電鍍，滲碳、滲氮處理等，其性能遠(yuǎn)好于砂型鑄鐵件。鑄鐵型材因其獨(dú)有的組織特點(diǎn)及優(yōu)異的力學(xué)性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)床、液壓氣動(dòng)、汽車及動(dòng)力、印刷及紡織機(jī)械、模具、制冷壓縮機(jī)、冶金機(jī)械等行業(yè)。
連鑄球鐵型材還具有良好的熱處理性能。一般在CE=4.8—5.0時(shí)，鑄態(tài)性能可達(dá)到QT500-10牌號(hào)，正火性能可達(dá)到QT800-等溫淬火可達(dá)到QT1200-4水平。在CE=4.3—4.7時(shí)，鑄態(tài)性能可達(dá)到QT550-10牌號(hào)，正火性能可達(dá)到QT800-等溫淬火可達(dá)到QT1200-6水平。特別是在加入銅、鉬以后，其鑄態(tài)性能可達(dá)到QT800-3的水平?？梢?jiàn)，連鑄型材優(yōu)良的性能和質(zhì)量的穩(wěn)定性完全可以滿足ADI的要求，能過(guò)ADI處理更易于得到品質(zhì)優(yōu)良的次鑄件。
目前，公司如美國(guó)福特汽車、福特賽車、康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)，德國(guó)奔馳、德國(guó)載重汽車，瑞典斯凱孚、薩博、沃爾沃汽車等均已經(jīng)成功應(yīng)用了水平連鑄ADI鑄件。在歐洲和美國(guó)，水平連鑄ADI已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)部門，成功地替代了多種碳鋼和低合金鋼鑄件、鍛鋼件、表面淬火和氮化處理的鑄鋼件、鋁合金鑄件、銅合金鑄件、普通球鐵鑄件，以及焊接件和組裝件等，品種達(dá)數(shù)千種。國(guó)外的連鑄型材生產(chǎn)制造商如美國(guó)的Dura—Bar公司和日本虹技株式會(huì)社等早已用球鐵連鑄型材批量制造各種齒輪、齒輪軸、軸套和聯(lián)軸節(jié)等部件。