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        電競比賽押注平臺-低溫球墨鑄鐵的研制

        2021-11-27 14:51:04
        文章來源:電競比賽押注平臺  

            

        球墨鑄鐵具有良好的力學機能、加工機能、耐磨機能,吸震機能和制造成木低等長處.不但被普遍利用, 并且不竭替換鑄鋼枓料制造高要求的布局件。但通俗球墨鑄鐵的錯誤謬誤是低溫抗沖擊機能差,因此在利用在低溫下承受動載荷的工件方而遭到--定制約。

        主要的機車車輛布局件、汽車布局件、遠洋集裝箱鎖具和磁懸浮列車軌道梁毗連件,和近幾年快速成長的風機 {{z(站點標題)}}等,不但要有較髙的常溫機能,并且要冇杰出的低溫抗沖擊機能,以免在低溫情況下運行時產生脆性斷裂。s西方發財國度對球墨鑄鐵的低溫機能研究較早,開辟了響應商標的低溫球墨鑄鐵,并制定了響應的尺度。表1為了順應低溫情況下利用的球墨鑄鐵商標和響應的低溫沖擊機能指標。

        持久以來,我國對球墨鑄鐵的低溫持性沒有引發正視,對低溫球墨鑄鐵的研究較少,利用到今天的球墨鑄鐵尺度GB/T1348—1988中乃至沒有低溫球墨鑄鐵的商標。最近幾年來,跟著機車車輛和汽車工業的快速成長,對球墨鑄鐵的低溫機能愈來愈引發人們的留意,機車車輛工業對相干手藝的引進、消和接收,加快了對低低溫球鐵的研究與開辟。我們的研究方針就是知足龐巴迪機客車 {{z(站點標題)}}的利用 要求,到達EN1563: 1997尺度的低溫球墨鑄鐵。

        2、手藝難點和研究內容

        EN-GJS-350—22LT和EN-GJS-400—18LT球墨鑄鐵的杭拉強度別離為350MPa和400MPa,屈限強度別離為220MPa和240MPa,是典型的鐵素體基體球墨鑄鐵的力學機能,是以EN-GJS-350—22LT和EN-GJS-400—18LT球墨鑄鐵的抗拉強度一般易在到達,難點是低溫沖擊機能,EN-GJS-350—22LT球墨鑄鐵-40°C的沖擊接收功要求到達12J,單個試樣最低值應>9J,EN-GJS-400—18LT球墨鑄鐵-20°C的沖擊接收功要求到達12J,單個試樣最低值應>9J。

        耍使球蝸鑄鐵到達上述忭能,必需進彳7以下兩個方 1M的研究:

        (1)化學成份簡直定 化學成份決議了球墨鑄鐵的基體組織和鐵素體中合金元素的固溶量,分歧的基體組織和其固溶度決議了分歧的力學機能。常見的球墨鑄鐵基體組織為鐵素體、珠光體和奧氏體。奧氏體具有杰出的塑性和韌性,特殊是低溫沖擊韌度,可是奧氏體球墨鑄鐵需要插手年夜量的合金元素。制造本錢高;珠光體球墨鑄鐵具有高的強度和杰出的塑性、韌性,但其沒法到達EN-GJS-350—22LT和EN-GJS-400—18LT球墨鑄鐵的塑性、軔性要求;鐵索體基體自己具有良好的塑性和韌性,但鐵索體球墨鑄鐵因為有其它元索的存在,使鐵素體基體獲得固溶強化,所以鐵素體基體球墨鑄鐵的塑性和韌性取決在鐵素體基體中合金元素的固溶量。是以,有需要對球墨鑄鐵的化學成份進行系統研究,確保獲得不變的強度和塑性,和泜溫沖擊韌度全數及格的球墨鉻鐵材料。

        (2)熱處置工藝簡直定球 鑄鐵的鑄態組織-般為鐵素體和珠光體的夾雜組織.但由于珠光體組織強度高,塑性和韌性差,所以在低溫球鐵中要盡可能消弭珠光體組織。除在成份設計上盡量削減增進珠光體構成的元素,還要對球墨鑄鐵進行高溫退火熱處置,最年夜限度地削減珠光體的存在。

        3、實驗研究方案

        1.化學成份的選擇

        (1)Si 硅是球墨鑄鐵中節制石墨化和鐵素體數目的主要身分。其首要感化以下:硅是增進石墨化元素,使鑄鐵中的碳元素以石墨情勢存在;增進滲碳體分化,削減鑄鐵中珠光體含量,能固溶鐵素體,強化鐵素體;增進鐵素體的感化以孕肓處置結果最為較著。

        硅在強化鐵素體基體的同時還會使球墨鑄鐵的低溫沖擊韌度下降。退火狀況球墨鑄鐵含硅量 (質量分數)由2.35%提高到2.8%時,其脆性改變溫度由-56°C提高到-20°C。當wSi>3.2%時,球墨鑄鐵的脆性改變溫度將高在室溫,會顯著下降球墨鑄鐵的斷裂韌性。是以,對低溫狀況下利用的球墨鑄鐵,應嚴酷節制含硅量。斟酌到鍛造工藝機能和出產本錢,應節制wSi= 1.8% -2.3% 。

        2) C 碳是強化石墨構成的元索,增進石墨化, 削減白口,增添基體鐵素體含量,改良韌性,使脆性改變溫度略有下降,能改良耐磨性、減震性.增添體積膨脹。碳量的選樣首要著眼在改鍛造機能,消弭鍛造缺點,以取得健全的 {{z(站點標題)}}。

        碳和硅對 {{z(站點標題)}}機能影響很年夜,除各自的感化外,,還與碳當量的凹凸緊密親密相干,下圖是碳當量與 {{z(站點標題)}}壁厚的關系。從鍛造工藝機能動身,球墨鑄鐵的碳當量宜選擇在共晶點四周,這時候鐵液的活動件性好,充型能力最強,并且可以允分操縱石墨化膨脹的自補縮感化。碳當量太高時,特殊是后壁 {{z(站點標題)}},易發生石墨漂浮,是以碳當量的選擇很年夜水平上取決在 {{z(站點標題)}}壁厚。

        對薄壁 {{z(站點標題)}},碳當量可以選擇在共晶點四周,即4.6-4.7%,當 美金 ?=I 6% -2.3%(HT 應擰制 % = 3.7% -4.0%,wSi=1.6-2.3%時,應節制wC=3.7%-4.0%

        (3)Mn錳不變且細化珠光體,提高強度、硬度,但下降塑性、韌性,顯著提高脆性改變溫度,對低溫球墨鑄鐵來講,鍛造手藝的要害不是強度問題,Mn(質量分數)每增添0.1%,鐵素體球墨鑄鐵的脆性改變溫度10-12°C,是以,低溫球墨鑄鐵應嚴酷擰制,必需WMn<0.45%。

        (4)P 磷是有害元素,易在共晶團鴻溝偏析,生成磷共晶.強烈下降球墨鑄鐵的低溫韌性。磷量(質量分數)每增添0.0l%,脆性改變溫度上升4-4.5°C,磷量由0.08%增添到0.1% - 0.12%時,球墨鑄鐵的-40°C沖擊韌度降落50%以上。wp>0.2%時易發生冷裂,是以應節制wp<0.04%。

        (5)S 球墨鑄鐵中硫是極有害元素,節制硫是不變球化率、提高 {{z(站點標題)}}球化質量的要害。硫越低越好,一般節制在ws>0.02%。

        (6)合金元素 球墨鑄鐵中經常使用的合金化元素有鉬、銅和鎳,此中鉬、銅可以顯顯著增添加珠光體含量,提高球墨鑄鐵的強度,但會使塑性降落。明顯,在低強度,高沖擊韌度的低溫球墨鑄鐵中插手鉬、銅合金元素是不適合的。而插手少許的鎳可強化鐵素體基體,提高屈就強度,且可下降脆件改變溫度,插手wNi=0.3%時,球墨鑄鐵顛末熱處置后具有杰出的沖擊韌度。在室溫、-20°C、-40°C和-60°C的溫度下,其沖擊接收功Akv別離到達18.8J、19J、16.7J和12.7J。

        鎳是昂貴的金屬元素,是不是需插手應視具體 {{z(站點標題)}}巨細而定。對一般薄壁小件,球墨鑄鐵的強度輕易到達,不需加合金元素鎳。但對厚年夜件,因為 {{z(站點標題)}}的冷卻速度低,球墨鑄鐵的強度難以保,這時候需插手少許的鎳,一般插手量為wNi25%-0.7%。

        由以上闡發可知,低溫球墨鑄鐵化學成份的節制十分主要,特殊是對Si、Mn、P、S等元素的節制,其含量越低則越有益在球墨鑄鐵塑性和韌性的提髙,但斟酌到出產本錢和出產現實的可行性,本實驗選擇的球墨鑄鐵的化學成份范闈見下表。

        低溫球墨鑄鐵化學成份實驗規模(質量分數)(%)

        C

        Si

        Mn

        P

        S

        合金元素

        C

        Si

        Mn

        P

        S

        合金元素

        3.7-4.0

        1.8-2.3

        0.15-0.55

        0.02-0.06

        ≤0.02

        3.7-4.0

        1.8-2.3

        0.15-0.55

        0.02-0.06

        ≤0.02

        2.球化劑和孕育劑的選擇

        (1)球化劑 鎂和稀土都是強力增進碳化物構成的元素,在包管到達球化結果的條件下,鎂和稀土含量越少越有益在提高球墨鑄鐵的塑性。但鎂是球墨鑄鐵到達石墨球化不成貧乏的元素.是以殘存Mg(質量分數)應捽制在0.03%以上。稀土可以下降反球化元素的影響,對低質量的生鐵,適當的稀土可以提高球化率,稀土的感化是有益的;但對高質量的鍛造生鐵,因為有害元素的削減,過量的稀土會下降球化率。

        產低溫球墨鑄鐵需選用優良鍛造生鐵和中鎂球化劑,下降球化反映劇烈水平,以獲得高而不變的鎂接收率、球化劑的稀土含量要低,應節制wRE=1.0% -2.0%, 使wRE殘存<0 02%。

        (2)孕育劑 孕育處置能有用地削減鑄鐵自由滲碳體的析出,促使碳以石墨形態析出,提高石墨形核能力,細化石墨和共晶團組織,還能顯著提高石墨球化率和鐵素體含量。75SiFe具有杰出的孕育結果,也是最經常使用的孕育劑,但其錯誤謬誤是孕育結果輕易闌珊,不適在澆注時候長、凝固速度慢的濤件出產。對薄壁小件.只要加速澆注速度,縮短澆注時候,75SiFe作為孕育劑有其不成替換的結果,是以本實驗研究采取的孕育劑為75SiFe。

        3.熱處置

        EN-GJS-350—22LT和EN-GJS-400—18LT為鐵素體基體球墨鑄鐵,要獲得100%鑄態鐵素體,必需嚴酷節制含Mn量,在鑄態下要包管低溫韌件和塑性,應使Wp <0.02% ,但就今朝我國不不變的的鍛造原材料質量狀態來講,這是比力堅苦的。是以,出產的EN-GJS-350—22LT和EN-GJS-400—18LT 球墨鑄鐵需要顛末熱處置。

        為完全消弭基體中的碳化物和珠光體,必需將試樣或 {{z(站點標題)}}加熱到完全奧氏體區,并連結恰當的時候,使基體組織完全改變為平均的奧氏體,在冷卻進程中,特殊是在奧氏體向鐵素體改變區域,必需遲緩冷卻.使奧氏體充實向鐵素體改變,以獲得100%鐵素體基體。

        典型的鐵素體球墨鑄鐵熱處置工藝見圖1、圖2.圖1所示熱處置工藝的特點是在720°C保溫必然時候,使奧氏體有足夠的時候向鐵素體改變。長處是可以獲得100%的鐵素體,有益在獲得高的塑性和韌性;錯誤謬誤是熱處置周期長,費用年夜,出產率低。圖2所示熱處埋工藝的持點是在隨爐冷卻進程中產生奧氏體向鐵素體改變,可以縮短熱處置時候,提高效力,但該工藝的錯誤謬誤是可能產生奧氏體向鐵素體的改變不充實,在隨后的冷卻進程中呈現珠光體,影響 {{z(站點標題)}}或試樣的塑性和韌性。

        圖二 球墨鑄鐵高溫退火工藝二

        綜合斟酌到低溫球墨鑄鐵的機能和出產本錢,肯定用圖1和圖2所示的兩種高溫退火熱處置工藝,對EN-GJS-350—22LT和EN-GJS-400—18LT球墨鑄鐵進行熱處置實驗。

        嘗試室的熱處置實驗采取SX—5—12箱式熱處置爐。試樣裝爐后通電加熱,按圖1和圖2所示工藝進行實驗,保溫時候別離為2h和4h。

        出產性驗證實驗在高溫退火窯長進行,試樣伴同 {{z(站點標題)}}一并裝入爐內,隨后通電加熱,進行熱處置。

        4.實驗用原材料

        選用優良低錳Q10生鐵和優良廢鋼,為包管含Si量的技木要求,不利用冋爐料。

        選用OGRC-6B球化劑,首要成分為:WCa=1.65%,WSi=44. 3% ,WMg= 7. 22% , WAl= 0.89% ,WTi=0.10% ,WRE= 2. 96% ,孕育劑為優良75SiFe。

        5.鐵液的熔煉和處置

        采取150kg中頻感應電爐,熔煉工藝類統一般商標的球墨鑄鐵。采取沖入法球化處置,球化劑放置在澆包底坑中,用草木灰和鐵板或鋼板籠蓋,球化劑插手量為1.0%,—次出鐵,注滿鐵液包,球化反映最先。采取 75SiFe二次孕育處置,孕育劑總量為0.6-0.8%,此中0.4%-0.6%的孕育劑插手鐵液包底,0.1-0.2%的孕育劑作瞬吋孕育。


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