铸态低温高韧性QT400-15球铁件的质量控制

2024年1月25日发(作者：绅宝x25价格)

材料·工艺Material&Technology铸态低温高韧性QT400-15球铁件的质量控制丁阳，高顺，田辉（常州南车汽车零部件有限公司江苏常州213011）摘要：通过选用纯净炉料，严格控制化学成分，选用低镁低稀土的球化剂QRMg6RE2，选用Si-Ba孕育剂大剂量多次孕育，严格控制浇注温度和浇注时间，提高了材料低温冲击韧度，降低了铸件表面冷隔、气纹缺陷率，成功开发出了质量更优的低温高韧性QT400-15薄壁球铁件。关键词：金相组织；力学性能；低温冲击韧度；质量控制中图分类号：栽郧255鸦文献标识码：A；文章编号：员园园远原怨远缘愿（2013）园6原0020-03DOI：10.3969/.1006—9658.2013.06.0061前言2.3锰常州南车公司承接了一批牌号为QT400-15的锰对球墨铸铁的冲击韧度和脆性转变温度都有低温高韧性球铁件，客户要求铸态达到QT400-15,特别不利的影响。锰阻碍渗碳体和珠光体的分解[1]，同时在-30益低温冲击功最低要达到70J/cm2。为减有利于渗碳体和珠光体的形成，提高球铁的韧-脆性轻汽车自重，该铸件设计壁厚大部分小于6mm，这转变温度。因此含锰量w（Mn）应低于0.2%。给铸造带来了较大的难度。我们在铸件化学成分的2.4磷选择、原材料的控制、球化孕育及熔炼工艺等方面磷对球铁韧性的影响极为明显。因为磷在球铁做了大量工作，取得了预期效果，产品满足了客户中有严重的偏析倾向，易在晶界处形成磷共晶，急剧要求。恶化球铁的力学性能，使球铁韧性下降[1]。因此含磷量w（P）应低于0.03%。22.1化学成碳分的控制2.5硫硫是反球化元素与球化剂中的镁及稀土生成较铸态低温高韧性球铁件其基体组织几乎是全多的硫化物或硫氧化物，不但消耗球化剂，而且还增铁素体，而且石墨球应细小圆整。因本公司生产的加了铸件的夹渣，严重影响韧性[1]。因此含硫量w（S）铸件壁厚较薄，大部分小于6mm，为确保铸件的力应低于0.02%。学性能，又要使铁液有良好的流动性和充型能力，2.6镁减少冷隔和气纹等缺陷，可在不出现石墨漂浮的前镁是主要球化元素。适量的残留镁能保证石墨提下，碳含量尽量高，w（C）尽量控制在3.5%~3.7%。球化良好，提高球铁的强度和伸长率，但过高则使石2.2硅墨形状恶化，球化率下降，增加渗碳体数量，降低塑硅是促进石墨化的元素，w（Si）量高有利于铁素性和韧性，影响机械加工性能，或出现夹渣、缩松、皮体生成，同时硅又能固溶于铁素体基体，起强化作下气孔等缺陷[2]。因此，在保证球化合格的条件下残用，能显著提高强度和硬度，但w（Si）过高会导致球留镁控制在0.025%~0.050%。铁的韧-脆性转变温度提高，使低温冲击韧度明显2.7稀土下降，因此w（Si）应控制在2.4%~2.6%。稀土可净化铁液，脱硫、脱氧、促进球化。当原铁收稿日期：2013-08-08液中w（S）量较低时，稀土应低些，否则易生成夹渣，稿件编号：1308-315产生石墨畸变，降低低温冲击韧度，残留稀土一般可作者简介：丁阳（1982-），男，工程硕士，助理工程师，主要从事铸件控制约0.01%。材料质量控制方面的工作综上所述，铸态低温高韧性QT400-15球铁件20中国铸造装备与技术6辕圆园. All Rights Reserved.

Material&Technology材料·工艺的化学成分控制范围见表1。自动浇注机、KW有箱水平自动造型线。表1化学成分控制范围（质量分数，%）3.3熔炼浇注工艺的控制化学元素CSiMnPSMgRE球化温度控制在1515~1525益，每包铁液出铁炉前控制--量为1170依10kg，采用堤坝式冲入法处理，球化剂（原铁液）3.8~3.851.25~1.35约0.2%约0.05约0.02加入量为1.4%，75SiFe覆盖量为0.8%，其上再压球炉后控制3.5~3.72.4~2.6约0.2%约0.05约0.020.025~0.05约0.01铁3Ba薄板。球化完毕，扒渣结mm孕育。剂搅拌进行孕育，加束入后量再为在浇1.0%注包内加，粒度3~8Si-浇注温度必须控制在1380~1430益，每模浇注3.1.13.1生产工艺及设原生材料铁的控制备时间必须控制在12~16s，浇注时采用Si-Ba孕育剂铸态低温高韧性球铁对原材料要求非常严格，随流瞬时孕育，加入量0.1%，粒度0.2~0.7mm。一定要选择高纯生铁，其中Si、Mn、P、S的含量越低0.03%越好，、要w（求满足S）臆0.02%,：w（Si其它）约0.6%有害、元w（素Mn总）量约0.1%不超、过w（0.2%P）臆4生产结果分析1炉（按控5包）制的铸态炉低前温炉高后韧化学性QT400-15成分和生产其中包括球化干扰元素（Ti、As、V、Sb、Bi）和促进碳,求对试样进行全面检测。球铁工艺件试，生产按要QT400-15化物生成元素（Cr、W、Pb、Sn）[3]。笔者公司生产4.1化学成分3.1.2废钢低温高韧性球铁所用生铁的牌号为Q10。从表3可以看出，生产的五包铸件碳硅都在控选用优质碳素钢：w（Mn）约0.25%，w（P）约0.03%，制范围内，锰、磷、硫都很低，残留镁都在0.03%~表面无合金镀层、无严重锈蚀、油污、水渍等杂质。3.1.3球化剂0.04%之间，化学成分都达到了控制要求。表3铸件的化学成分（质量分数，%）本公司采用中频电炉熔炼的铁液纯净度高，球包次CSiMnPSMgRE化QRMg6RE2干扰元（素粒少度，5~25宜选mm用）低，具体镁低化学稀土成的分球见表化剂2。第1包3.622.530.1690.0240.0080.04约0.003第2包3.62.560.1670.0220.0070.039约0.003这种球化剂反应平稳,形渣能力低,使球墨细而圆整。第3包3.562.540.1680.0240.0070.037约0.003表2原材料化学成分（质量分数，%）第4包3.522.550.1670.0240.0060.0340.004元素CSiMnPSCaMgReBaAl第5包3.532.470.1670.0230.0090.033约0.003生铁4.330.550.0750.030.010-----4.2金相组织废钢0.050.100.2300.010.011-----众所周知，铸态低温高韧性球铁的基体要求几球化剂-420.36--2.595.751.86--乎是全铁素体，我们在生产实践中也验证了这一点孕育剂-73---1.57--2.271.38（见表4）。珠光体虽能提高强度和硬度，但塑性、韧3.1.4孕育剂性明显下降。孕育处理是铸态低温高韧性QT400-15球铁件由于在生产过程中严格控制原材料、熔炼球化、生产过程中的一个重要环节。为提高孕育效果，降孕育及浇注工艺，试样金相检验结果都符合客户要低白口倾向，而且有助于球化，并使石墨球变得更表4铸件的金相组织细、更圆包次球化率/%石墨大小铁素体/%珠光体/%渗碳体/%Si-Ba第1包906级10000本公司孕育整低剂，且分温高具体布均匀韧成性分，从QT400-15见表而2，提粒高球铁度力3~8学性件所mm能用。。选用原材料第2包906级10000成分见表2。第3包906级100003.2生产设备第4包906级10000采用6t德国ABP中频电炉、1.5t球化包、KW第5包906级10000中国铸造装备与技术6辕圆园. All Rights Reserved.

材料·工艺Material&Technology4.4外观质量五包铸件进行100%外观检查，因冷隔、气纹而报废的铸件仅有8%，达到了预期改进目的。5结论（a）腐蚀前（b）腐蚀后通过控制合适的化学成分和生产工艺，使低温图1第一包金相组织高韧性薄壁球铁件的力学性能和金相组织达到了预期效果，外观质量得到了极大改善。试制产品得到客户认可，现已小批量生产。具体经验总结如下：3.7%（下，磷，1控硅含）选择制在量合控适0.03%制的化学在以2.4%~2.6%成分。碳含下，硫控制，在锰0.02%控量制控在制在5%~以0.2%下。以在（a）腐蚀前（b）腐蚀后保证球化的条件下控制残留镁含量在0.025%~图2第五包金相组织0.05%求，从表4和图1~2可以看出五包铸件的球化率都（2，）残为留保稀证土化学含量成在分的0.01%~0.025%控制，选择纯。净的炉料，达到90%，石墨大小都为6级，石墨球较为圆整，且合金元素和有害元素含量低的高纯生铁和优质碳素基体组织中没有珠光体和渗碳体，金相组织都达到钢，选择低镁低稀土的球化剂QRMg6RE2，球化剂了要求。加入量1.4%为宜。4.3力学性能（3）采用Si-Ba孕育剂大剂量多次孕育工艺，提从表5可看出铸件抗拉强度均大于430MPa，高石墨球数和石墨圆整度，机械性能达到要求。伸长率均不低于20%，布氏硬度均在HBW150~160（4）球化温度控制在1515~1525益。为减少铸之间，-30益下无缺口低温冲击功都在140J/cm2以件的冷隔、气纹等外观缺陷，严格控制浇注温度和浇上。五包铸件的力学性能（包括低温冲击韧度）都达注时间，浇注温度控制在1380~1430益，每模浇注到预期效果。时间控制在12~16s。表5铸件力学性能包次抗拉强度/MPa伸长率/%布氏硬度HBW冲击功（/J/cm2）参考文献第1包44321157146[1]王强，张丽辉.球铁冲击韧度研究[J].汽车工艺与材料，2005（10）：第2包44021156144第3包44421155155[2]11-13.余践健[J].，现薛代振铸华铁，谷，2011新波（，4申）：少41-43.辉.低温高韧性球墨铸铁件的生产实第4包43121154144第5包45720160154[3]2006彭显，平55，（王6）泽：640-641.忠，张光明.铸态高韧性球墨铸铁件的生产[J].铸造，注：冲击试样是无缺口，在-30益下进行低温冲击试验。QualityControlofQT400-15TemperatureAs-CastHighNodularToughnessIronCastingswithLow（CSRChangzhouAutoDINGPartsYang,.,GAOChangzhouShun,TIAN213011,HuiJiangsuChina）developedAbstractby：theThinfollowing:wallcastingsusingQT400-15purecharge,ofbetterstrictqualitycontrolinoflow-temperaturethechemicalcomposition,toughnesshasthebeenchoicesuccessfullymagnesiumoflowthepouringcastingtemperaturelowrarenodulizersurfacecoldandshutspouringQRMg6RE2,andgastiwithtoughnesshigh-doseofSi-Bathematerialinoculant,hasstrictbeenimproved,controlofKeywords：Microstructure;Mechanicsproperty;Lowtemperatureimpacttoughness；Qualitycontrol22中国铸造装备与技术6辕圆园. All Rights Reserved.