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随着生铁价格的提高铸铁型材生产成本不断增加。为降低生产成本本课题在HT250材质的基础上采用氮、钛、铌对铁液进行合金化通过金相组织观察、SEM分析、EDS分析、拉伸试验和硬度试验研究了氮、钛、铌对灰铸铁组织及性能的影响规律。 试验结果表明含氮量为0.0055%~0.013%、含锰量为1.0%-1.36%时试样的金相组织为A型石墨+细片状珠光体+少量铁素体。
铸铁型材在重工业中需求量大,被广泛应用于交通运输、机床、印刷、农业机械等支柱行业。对鼓肚缺陷,在铸铁型材的水平连铸过程中采用反弧度法工艺,使铸铁型材在结晶器的停留时间过长,导致在扁平方向上铸铁型材顶部略微向下凹,当拉拔参数调整合适时,下凹及鼓肚现象基本消失。反弧度法工艺制各的铸铁型材组织更为均匀,力学性能更为优良。与实施反弧度法之前的铸铁型材相比,实施反弧度法之后的铸铁型材硬度得到提高,组织更为均匀,并且其抗拉强度指标高于铸铁型材标准(JBT10854-2008水平连续铸造铸铁型材) 性能要求。同时,伸长率指标均超过LZQT500-7规定的指标。与拉伸性能结果类似,反弧度法试样的抗压强度高于未实施反弧度法试样的抗拉强度。在适当含氮量(0.0080%左右)基础上含钛量在0.055%-0.149%范围内时试样的金相组织为A型和D型石墨+珠光体+少量铁素体。随着含钛量的增加:A型石墨减少D型石墨增多;铁素体的含量增多珠光体的含量减少。
试样的抗拉强度呈现降低的趋势当含钛量为0.149%时试样的抗拉强度小为230MPa;而试样的布氏硬度略有增加当含钛量为0.149%时试样的布氏硬度大为219HBW。钛在含氮灰铸铁中的存在形式有以下两种:少部分固溶于基体中呈均匀分布;大部分与铁液中的碳、氮形成钛的碳氮化物并多以三角形、四边形及带棱角的不规则块状镶嵌于基体之中呈弥散分布。
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对鼓肚缺陷,在铸铁型材的水平连铸过程中采用反弧度法工艺,即通过新型的石墨套与引锭装置来实现的,通过实施反弧度法工艺,铸铁型材的鼓肚现象得到有效。但由于在率次实验过程中,刚开始生产铸铁型材时的拉拔速度比较慢、拉拔周期较长,使铸铁型材在结晶器的停留时间过长,导致在扁平方向上铸铁型材顶部略微向下凹,当拉拔参数调整合适时,下凹及鼓肚现象基本消失。反弧度法工艺制各的铸铁型材组织更为均匀,力学性能更为优良。与实施反弧度法之前的铸铁型材相比,实施反弧度法之后的铸铁型材硬度得到提高,组织更为均匀,并且其抗拉强度指标高于铸铁型材标准(JBT10854-2008水平连续铸造铸铁型材) 性能要求。
工业用铸铁一般含碳量为2%~4%。碳在铸铁中多以石墨形态存在,有时也以渗碳体形态存在。除碳外,铸铁中还含有1%~3%的硅,以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显组织和性能的主要元素。采用水平连铸和封闭结晶器的工艺使型材表面质量好,尺寸精度高,无夹砂、夹渣、气孔、缩孔等铸造缺陷,加工成品率高于砂铸件。性模数高,铸铁型材性模数全断面各部位比一般砂型铸铁件高且均匀。灰铸铁型材的显组织为细小片状石墨(为一层细小的D型石墨,内部为细小的A型石墨)和铁素体 及珠光体基体。
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