球墨铸铁曲轴的炉料配比工艺.pdf

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球墨铸铁曲轴的炉料配比工艺
马永明,林钰杰,李喆
(广西玉林玉柴机器配件制造有限公司,广西玉林537005
摘要:在化学成分、造型方式、试样类型相同的条件下,试验了三种不同炉料配比方策的高强
度球墨铸铁曲轴,对三种方案所浇注试样的显微组织、抗拉强度和硬度进行了对比分析,为生
产不同性能的高牌号球墨铸铁曲轴提供了工艺参考。
关键词:球墨铸铁;曲轴;炉料配比;显後组织;力学性能
中图分类号:TG223文献标识码:A文章编号:1673-3320(2013)02-0017-03
Charge Ratio for Nodular Graphite Iron Crankshafts
Ma Yongming, Lin Yujie, Li Zhe
Guang Yulin Yuchai Machinery Parts Manufacture Co, Ltd, Yulin 537005, Guangxi, China
Abstracts: Under the same chemical composition, molding method and type of samples, three different
charge ratio for high strength nodular graphite iron crankshafts were tested. By comparing their
microstructure, tensile strength and hardness, the technique reference for producing the high grade
nodular graphite iron crankshafts was provided.
Key words: nodular graphite iron; crankshaft; charge ratio; microstructure; mechanical property
对应不同牌号球墨铸铁件的要求,应从熔炼一个试样进行显微组织分析。采用直读光谱仪、
工艺、炉料配比、合金使用等方面开发使用相应高频红外碳硫分析仪检验成分;金相图像分析
的铸造工艺。根据公司生产的曲轴材质牌号较多仪、数码相机型立体显微镜检验试样的球化效果
的特点,试验对比了废钢増碳工艺下不同生铁、和显微组织;液压试验机、HB-3000布氏硬度计
废钢、回炉料的炉料配比,得到铁模覆砂工艺高检验试样的抗拉强度和硬度
强度球墨铸铁曲轴的显微组织和力学性能,从而
为生产不同性能的高牌号球瞾铸铁曲轴提供工艺2试验结果和分析
参考。
2.1不同炉料配比对球墨铸铁球化效果的影响
试验材料及方法
按照不同炉料配比方案生产的球墨铸铁球化
按不同的生铁及废钢配比工艺熔炼浇注三炉效果见表2,其显微组织照片见图1。从中可以看
化学成分在同一范围的球墨铸铁。三种方案炉料出,方案1试样的整体球化较好,石墨球比较圆,
配比如表1所示,其余量炉料用回炉料补充。
分布比较均匀,但石墨大小差异较大,粗大石墨
表1炉料配比方案
比2试样多;方案2试样的石墨球数较多,粗大石
己比(质量比)
墨较1和3“试样少,石墨大小及分布比较均匀;方
生铁:废钢
2:2
0:4
案3试样的石墨大小及分布比较均匀,石墨球较粗
每种方案取浇注箱次相同的三个铸态试样,大,石墨球数少,且石墨球大小差异大,并出现
检测其抗拉强度和硬度:每种方案取最后浇注的明显的畸形石曌。
收稿日期:2012-12-27
作者简介:马永明(1980-),男,工程师,主要从事铸造工艺、质量管理等工作
203年第2期17
铸造工程
Foundry Eng ineer ing
表2不同炉料配比方案的球墨铸铁球化效果
成长条件,有利于细化石墨球。生铁使用比例降
组织
2
低,亦使生铁中粗大石墨的遗传性减弱。同时使
石墨形态
大部分大部分大部分呈球状,
呈球状呈球状
出现畸形石墨
用的大量废钢,其杂质元素相对较少,有利于石
球化等级2级
2级
2级
墨球的成长
球化率
95%
95
90%
方案3完全不使用生铁,而使用大量废钢及较
石墨大小
6级
6级
5级
多的回炉料,且相比方案1和方案2加入了更大量的
球数较少,石黑球增碳剂。此时的铁水比前两种方案更为纯净。由于
及分布分布较均匀分布均匀粗大,分布较均匀,不使用生铁,増碳剂的加入量极大,适量的増碳剂
可以增加石墨结晶的核心,但随着增碳剂加入量的
增加,石墨颗粒的形核能力反而下降。同时,无
生铁的加入,使铁液中作为外来晶核的氧化物、
硫化物、硫氧复合化合物之类的夹杂物减少,
造成最终球墨铸铁中石墨球数的减少。另外,该
方案比前两个方案使用了较多的回炉料,由于回
炉料的强烈遗传性,其中的石墨在重熔过程中发
(a)1“试样
生变异,致使畸形石墨出现。
2.2不同炉料配比对球墨铸铁抗拉强度和硬度
的影响
三种炉料配比方案的试样抗拉强度和硬度如
图2所示。从图中看出,随着炉料中生铁比例的
降低,试样的抗拉强度和硬度值呈抛物线形式变
化。铸铁的抗拉强度和硬度受石墨组织和形态及
基体组织中珠光体数量和形态的影响?。
(b)2试样
900
赵
875
方案
抗拉强度
270
)3“试样
图1不同炉料配比方案试样石墨形态(×200)
方案1使用的生铁较多,由于其遗传效应较
260
大,使石墨球遗传了生铁中的粗大石墨形态,在围
绕核心成长成石墨球时呈粗大形状聚集生长
方案2的绝大部分炉料使用了废钢,为提高
方案
碳含量,增加了增碳剂的加入量,仅使用小部分
(b)硬度
生铁。石墨球的成长主要取決于增碳剂及部分生
图2不同方案试样的力学性能
铁、回炉料带入的晶核及石墨。由于石墨型增
种方案试样的基体组织形貌如图3所示。
碳剂中的石墨可作为先共晶石墨和共晶石墨的晶从1试样基体组织(图3a)可看出,珠光体数量
核,从而增加石墨结晶的核心,创造良好的形核较多,且珠光体片层间距比较明显,视场内整体
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