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长葛市富兴汽配有限公公司生产的铸铁件以球铁件为主，球铁的材质多为QT450-10、QT500-7两种。近两年 QT800-5取代QT500-7以减轻零件的重量，达到汽车整车轻量化设计的目的。 生产 QT800-5 的工艺有两种，一种是将铸态下基体珠光体比例大于30%的球铁件进行 不平衡正火，获得以珠光体为主加少量破碎铁素体基体的球铁；二是加入Cu、Ni、Si等合 的工艺，我们无设备，若新增设备，又无法确定要求 QT800-5的产品产量会有多少，新增 设备的规格无法确定。经过分析、研究确定选用Cu、Ni、Si等多种元素进行合金化，生产 铸态QT800-5球铁件。 1合金元素的作用 超过一定的量也是合金元素。球铁的性能取决于金相组工艺及冷却速度相对稳定时，化学成分就是影响金相组织的关键因素。 表2微量的Sb（0.002-0.01%）时，能细化石墨球，特别是对厚大断面球铁件，效果更加明显。但是加Sb过量又干扰石墨球化。 常用合金元素在铸铁中的具体作用 墨化的能力约为Si的1/5；Cu降低奥氏体的转变临界温度，细化并增加共析转变形成的珠光体；有弱的细化石墨的作用；Cu 提高淬透性；Cu 的常用量小于1.2%。 Si的Ni 降低奥氏体的转变温度，扩大奥氏体区；Ni细化并增加共析转变形成的珠光体；以提高 强度为目的时，Ni 的加入量小于1.0%。 硅：Si 能全部溶于奥氏体或铁素体中；Si在共晶转变期间促进石墨化，抑制渗碳体的 析出；在共析转变期间促进石墨化，增加基体中铁素体；含 Si超过一定量，对铁素体起固 溶强化作用，提高铁素体的强度、硬度。 锰：Mn 可分别溶于基体和碳化物中，既强化基体，又增加碳化物（Fe Mn）3C 的弥散 度和稳定性；Mn 降低共析转变温度，促进形成细珠光体、索氏体、甚至马氏体；Mn 有很 大的偏析倾向富集在晶界处，形成碳化物呈网状分布在晶界上。 墨；Mo<0.8%时，对铸铁的强化作用较大；Mo 达到1.8-2.0%时，可抑制珠光体的转变，而形成针状基体；Mo能提高淬透性。 锡：Sn 一般加入<0.1%，Sn增加珠光体，Sn>0.1%出现反球化作用；Sn>0.1%，共晶团边界容易形成FeSn2 的偏析化合物，使铸铁的脆性增加。 强烈促进形成珠光体；加0.002-0.01%时，有使石墨细化的作用，尤其对厚大断面球铁件效果明显，美国汽车工程师学会制定了加锑球墨铸铁标准。如壁厚200mm的铸件 加入0.005%的Sb，经孕育处理后，石墨球数量比不加Sb增加了1倍，石墨球园整。 2采取的技术措施 铸态QT800-5，已有多家在研制或已有批量生产。曾大新等用Cu、Ni、Si合金化，球 铁的性能：Rm700-800MPa，A8-12%，如图1、图2。 铸件减重 42%。广西玉柴采用铁型覆砂工艺、优化炉料配比、加入碳化硅、优化熔化工艺公司用Si、B 合金化生产的球铁系列中、当 Rm700-800Mpa，伸长率A5-10%。李冬琪的研究结论是：生产铸态 QT800-5是可以实现的。但对于熔炼工艺及球化孕育工艺要严格控制；对于壁厚 大 20mm以上的铸件需加冷铁等措施，进行强制冷却，否则铸件本体难以达到要求。参考 他人的经验，结合我们的现场条件，试制中，在技术上，我们采取了如下措施： 2.1选用优质炉料，严格控制熔炼工艺 附铁液中上浮到表面的散渣，又能减少铁液的吸气、氧化，提高铁液的冶金质量。 2.2控制好球化孕育处理 保证处理后：S<0.02%时，Mg残+Re残≤0.06%，并且Mg残大于Re残0.015-0.025%。实测结 残 残Y试块的金相：A5.5-8%，祥见4。 3铸型工艺 增加、珠光体变细。冷却速度超过一定限度，会导致析出渗碳体，甚至变成全白口。 要求用 QT800-5 生产的铸件是：商用汽车平衡轴座，单重16.6Kg，属于中小球铁件， 壁厚小于渗碳体析出。生产平衡轴座，我们选用煤粉砂工艺，采用Z148造型机造型，一箱2件，铸 型表面硬度（GF 硬度计测量）80左右。 4试制结果 铸件的冷却速度。2.2及3 中分别介绍了现场铁液的处理工艺及铸型工艺，三大因素中只剩 降低生产成本，技术上已获得了如下结果。 4.1化学成分 最后确定的化学成分如表3 4.2金相组织 铸件本体的球化率高，石墨球细小，基体中珠光体比例高，如表4。典型的金相如图3、图 4。 4.3机械性能 铸件本体的机械性能略高于单铸试棒的机械性能，如表5。 5结论 （1）选用优质原材料、先进合理的球化处理、孕育处理工艺是生产铸态800-5球铁的 基础。 元素的配比。 （文章转自《2019河南省铸锻工业年会论文集》，未经作者允许，禁止私自转载。） |
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