高牌号球铁的生产技术

关注我们请点后面 铸造工业网 前天摘要：本文主要介绍高牌号球铁QT900-5的成分控制：3T中频电炉熔炼，OBLF公司QSN750直读光谱仪炉前分析，采用废钢增碳，加入比例为：40％：60％，铜、锑合金化，球化采用冲入法，加入稀土镁硅铁合金，加入量1.1～1.3％，三次孕育，球化孕育、球化后孕育、随流孕育。产品理化分析，WD615球铁曲轴球化等级为2级，石墨球大小为6级，珠光体含量≥85％，本体抗拉强度为≥855MPa，伸长率≥4.5％。我公司自2015年12月开始投入研发高牌号球铁曲轴，年产量可达12万根。球墨铸铁作为曲轴材料具有良好的耐磨性、减震性、加工性以及经济性[1]，同时可以满足节能减排的要求，因此越来越受到曲轴市场欢迎。由于曲轴在发动机工作中承受高强度载荷，因此要求球墨铸铁曲轴高强度的同时，保持一定的伸长率，目前市场对于球铁曲轴材料大致要求为：抗拉强度≥855MPa，伸长率≥4.5％。1、化学成分选择：合理的化学成分是保证铸件金相组织和机械性能合格的必要条件。碳硅，一般选择在共晶点附近，含碳量增大，在铸型强度较大的情况下，可以有效减小缩松，碳量减小，会增加铁水收缩量，因此选择含碳量控制在3.4～3.7％，含硅量控制在1.9～2.3％；锰，锰是形成碳化物较强的元素[2]，降低共析转变温度，具有细化珠光体功能，但锰过量会增加一次碳化物，严重降低产品性能，含锰量控制在0.3～0.5％；磷，属于球铁熔炼中有害元素，磷过量会产生磷共晶，严重降低球铁韧性和塑性，含磷量控制≤0.035％；硫，严重反球化元素，硫含量增多需要加入更多球化剂，在石墨结晶过程吸附石墨核心会使石墨球变形，因此要严格控制含硫量，含硫量控制≤0.02％；铜，稳定奥氏体，在共析转变是铜显著稳定和细化珠光体，是锰促进珠光体能力的3倍[3]，价格昂贵，含铜量控制在0.5～0.7％；锑，可细化石墨，对厚大断面出现的碎块状石墨有抑制作用，但含量过高会引起石墨畸变，含锑量控制0.004～0.008％。 2、主要炉料选择及配比：生铁，选择优质低硫、磷生铁，要求表面无锈迹、无砂粒，磷含量≤0.03％，硫含量≤0.02％；废钢，由于目前汽车使用钢材大多数含钛、含锰，钛、锰含量过高都会影响铸件性能，因此要求含钛量≤0.04，含锰量≤0.5％；生铁、废钢加入比，选择40％：60％，最大限度的利用生铁、废钢遗传性，生铁在高温熔炼，会有石墨核心无法熔化，为石墨形核提供形核质点，废钢熔炼后会保留其性能优势，对提高球墨铸铁性能有很大的好处。  3、球化孕育：采用1T球化包冲入法球化，堤坝式球化包，冲入法操作简单，安全可靠，比较适宜国内铸造工业水平。球化剂选用稀土镁硅铁球化剂，此类球化剂具有球化能力强、反应条件好、提高铁水流动性、降低氧化膜形成温度、减小收缩性等优点，含镁量控制在5～7％，稀土总量控制在1.0～1.5％。孕育采取三次孕育，0.1％孕育剂加入包内，0.6％孕育剂在球化后加入，0.05％随流孕育剂在浇注过程中随流加入。  4、金相组织：对高牌号球铁金相组织的要求，石墨球圆整度高，石墨球多且石墨球球径小，珠光体基体，几乎不允许出现磷共晶、渗碳体。按GB/T9441《球墨铸铁金相检验》，对本体金相组织进行评定，产品金相组织全部达到球化率2级，石墨球大小6级，珠光体含量≥85％，且未出现磷共晶、渗碳体，金相照片如下：  5、机械性能：按GB/T1348《球墨铸铁件》加工Y型试块、本体试棒，试棒照片如下： 检验抗拉强度、伸长率，全部符合产品技术要求，部分检验结果如下表：序号取样部位抗拉强度（Mpa）伸长率(％)1Y型试块9326.5本体9025.52Y型试块9456本体8955.53Y型试块9387本体91256、结论：（1）制造高牌度球墨铸铁，生铁：废钢为40％：60％。（2）高牌号球墨铸铁化学成分控制：C3.4～3.7％、Si1.9～2.3％、Mn0.3～0.5％、P≤0.035％、S≤0.02％、Cu0.5～0.7％、Sb0.004～0.008％。（3）高牌号球墨铸铁球化孕育控制：采用稀土镁硅铁球化剂，加入量1.0～1.3％；三次孕育，孕育量0.7～0.8％。