QT500-7球墨鑄鐵的鑄造工藝有哪些?
一、 熔煉工藝(基礎(chǔ))
1. 爐料配比
- 生鐵(Pig Iron):選用低磷、低硫的優(yōu)質(zhì)生鐵,用量約 10%-20%。
- 廢鋼(Scrap Steel):用量約 30%-50%。廢鋼可以降低碳含量,細(xì)化晶粒,提高強(qiáng)度。
- 回爐料(Return Scrap):本廠生產(chǎn)的 QT500-7 澆冒口或廢品,用量約 30%-50%。
- 增碳劑:如果廢鋼比例高,需加入低硫增碳劑調(diào)整碳當(dāng)量。
2. 化學(xué)成分控制(關(guān)鍵)
為了保證達(dá)到 500MPa 強(qiáng)度和 7% 伸長率,化學(xué)成分通??刂圃谝韵路秶?
- 碳 (C):3.6% - 3.9%(高碳有利于石墨化,減少縮孔)。
-
硅 (Si):2.3% - 2.8%。
- 注意:硅是強(qiáng)烈的石墨化元素,能促進(jìn)鐵素體形成,提高韌性。但硅過高(>2.8%)會(huì)導(dǎo)致鑄件變脆(硅脆),降低伸長率。
-
錳 (Mn):≤ 0.4%(嚴(yán)格控制)。
- 原因:錳會(huì)穩(wěn)定珠光體,降低韌性。QT500-7 對韌性有要求,所以錳含量必須低。
- 磷 (P):≤ 0.06%(磷是脆性元素,嚴(yán)重影響低溫沖擊功和伸長率)。
- 硫 (S):≤ 0.02%(原鐵水最好 <0.06%,球化處理后 <0.02%)。
二、 球化與孕育處理(核心)
這是球墨鑄鐵成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
1. 球化處理(Nodularization)
-
球化劑:通常選用 稀土鎂硅鐵合金。
- 對于 QT500-7,一般選用 低鎂 系列球化劑(鎂含量 5%-7%),因?yàn)殒V殘留量過高會(huì)增加白口傾向,降低韌性。
-
處理方法:
- 沖入法(轉(zhuǎn)包法):最常用。將球化劑放在堤壩內(nèi),上面覆蓋硅鐵粉和稻草灰,沖入高溫鐵水。
- 喂絲法:更穩(wěn)定,吸收率高,適合大批量生產(chǎn)。
- 殘留鎂量:控制在 0.03% - 0.05% 為宜。
2. 孕育處理(Inoculation)
QT500-7 對孕育要求較高,通常采用二次孕育:
- 一次孕育(包內(nèi)):隨球化劑一起沖入,或在鐵水流經(jīng)槽口時(shí)加入。
-
二次孕育(隨流 / 型內(nèi)):
- 隨流孕育:在澆注過程中通過喂絲或漏斗加入孕育劑。
- 型內(nèi)孕育:在澆注系統(tǒng)的橫澆道或內(nèi)澆口放置孕育塊。
- 目的:消除球化帶來的白口傾向,細(xì)化石墨球,增加鐵素體含量,確保伸長率達(dá)標(biāo)。
三、 造型與澆注工藝
1. 澆注溫度
- 出爐溫度:1480℃ - 1520℃。
-
澆注溫度:1360℃ - 1420℃。
- QT500-7 流動(dòng)性不如灰鑄鐵,澆注溫度不能太低,否則易產(chǎn)生冷隔、澆不足。但過高會(huì)導(dǎo)致晶粒粗大,降低韌性。
2. 鑄型選擇
- 砂型鑄造:最常用。樹脂砂(呋喃樹脂)表面光潔,尺寸精度高。
- 金屬型 / 離心鑄造:如果是您之前提到的導(dǎo)布輥,通常采用離心鑄造。此時(shí)需注意:離心力會(huì)使鎂上浮,導(dǎo)致外層球化不良,需調(diào)整球化劑加入量。
3. 補(bǔ)縮系統(tǒng)(冒口設(shè)計(jì))
- 球墨鑄鐵的體收縮率大(約 10%-14%),極易產(chǎn)生縮孔和縮松。
- 原則:必須采用 **“順序凝固”**。
-
措施:
- 厚大部位必須設(shè)置冒口(通常使用保溫冒口或發(fā)熱冒口)。
- 使用冷鐵(Chills)加速熱節(jié)部位的冷卻,引導(dǎo)補(bǔ)縮。
四、 熱處理工藝(保障性能)
雖然薄壁件鑄態(tài)下可能直接達(dá)到 QT500-7 標(biāo)準(zhǔn),但為了穩(wěn)定性能(特別是韌性),通常需要熱處理。
1. 低溫退火(去應(yīng)力退火)
- 工藝:加熱至 500℃ - 550℃,保溫 2-4 小時(shí),隨爐冷卻。
- 目的:消除鑄造內(nèi)應(yīng)力,防止變形和開裂(特別是對于滾筒類細(xì)長件)。
2. 高溫石墨化退火(如果鑄態(tài)珠光體過多)
-
如果鑄件壁厚不均,導(dǎo)致厚壁處珠光體太多(強(qiáng)度過高,伸長率不夠),需進(jìn)行:
- 工藝:加熱至 900℃ - 950℃,保溫 2-4 小時(shí)(分解滲碳體),然后爐冷至 700℃ 左右出爐空冷。
- 效果:大幅增加鐵素體含量,顯著提高伸長率。
五、 常見缺陷及對策
| 缺陷 | 原因分析 | 解決對策 |
|---|---|---|
| 球化不良 / 球化衰退 | 鐵水溫度低、球化劑加入量不足、原鐵水硫高 | 提高鐵水溫度、增加球化劑用量、加強(qiáng)脫硫。 |
| 縮孔 / 縮松 | 碳當(dāng)量低、冒口補(bǔ)縮距離不夠、澆注溫度過高 | 提高碳當(dāng)量(C+Si)、加大冒口、使用冷鐵。 |
| 伸長率不達(dá)標(biāo) (<7%) | 硅含量過高、錳含量過高、磷含量高、孕育不足 | 降低 Mn 和 P,控制 Si 在 2.8% 以下,加強(qiáng)隨流孕育。 |
| 硬度過高 (難加工) | 殘留鎂高、稀土殘留高、冷卻太快 | 降低球化劑中鎂和稀土含量,進(jìn)行高溫退火。 |
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