提高灰鐵件硬度的方法

提高灰鐵鑄件布氏硬度主要從爐料配比、化學(xué)成分、鐵液過(guò)熱和復(fù)合孕育等方面進(jìn)行攻關(guān)改進(jìn)。

1．爐料配比

電爐配料有多種方式，考慮到我公司實(shí)際情況，爐料配比用生鐵+廢鋼+回爐料+增碳劑的方法。增碳劑中的氮含量沒(méi)有要求時(shí)一般都比較高，氮可使石墨長(zhǎng)度縮短，彎曲程度增加，端部鈍化，以及共晶團(tuán)細(xì)化和珠光體數(shù)量增加，從而提高其力學(xué)性能。有資料介紹，對(duì)于高碳當(dāng)量的灰鑄鐵，加入適量的氮可的珠光體組織。我公司就是利用氮在灰鑄鐵中的這個(gè)特點(diǎn)，通過(guò)改變石墨的形態(tài)和長(zhǎng)度來(lái)提高鑄件的硬度，在實(shí)際生產(chǎn)中取得了較為理想的效果。

2．控制化學(xué)成分

（1）五大元素和鈦成分控制 以HT250為例，其化學(xué)成分如下表所示。

部分熔煉者認(rèn)為只要把五種元素控制在要求的范圍內(nèi)即可，根據(jù)我公司的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明并不是很的做法。還有許多熔煉者認(rèn)為硫元素，硫在鐵液中含量越低越好，其實(shí)也不是這樣的。在灰鑄鐵件中應(yīng)該考慮“硅碳比”和“錳硫比”即Mn=1.71S+(0.2～0.5)。筆者對(duì)Si/C、Mn/S做了詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析，Si/C=0.52~0.65、 Mn/S=7~12之間，鑄件布氏硬度都比不在該范圍內(nèi)布氏硬度要高8～15HBW。

（2）低合金化 加入合金如Cr、Cu、Mo、Sn、Sb等元素都能使鑄鐵件的硬度和強(qiáng)度相應(yīng)地有所提高，但是鑄件的成本也相應(yīng)提高，這是每個(gè)生產(chǎn)廠家都不愿采取的措施。我公司對(duì)于的鑄件加入一種或兩種合金元素，且加入合金時(shí)，應(yīng)考慮碳元素的含量，同時(shí)也   應(yīng)考慮各元素之間的配比關(guān)系，尤其Cr與Cu和Cr、Cu與Mo比例關(guān)系，它們之間的關(guān)系對(duì)鑄鐵件硬度有較大影響。另外，Cr元素含量的增加，鑄鐵件布氏硬度隨Cr元素含量的增加而明顯增加，但是對(duì)鑄鐵件不利的一面也表現(xiàn)   加突出。如碳含量低，鑄鐵件容易產(chǎn)生裂紋、白口增大，以及組織中出現(xiàn)較多碳化物，鑄鐵件切削能力降低，甚至?xí)霈F(xiàn)鑄鐵件加工困難現(xiàn)象。因此，使用合金時(shí)要掌握好用量，不要盲目追求硬度，應(yīng)該綜合考慮。筆者的觀點(diǎn)是，使用合金盡量少加甚至不加   好。目前，我公司生產(chǎn)鑄鐵件一般不加合金或稍加合金都能滿足HT250、HT300對(duì)布氏硬度的要求。

3．鐵液過(guò)熱

對(duì)于灰鑄鐵件，鐵液一般都要過(guò)熱。在范圍內(nèi)提高鐵液溫度能使石墨細(xì)化，基體組織致密，鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和布氏硬度有所提高。有資料介紹，過(guò)熱溫度在1520～1550℃，過(guò)熱時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，沒(méi)有給出過(guò)熱的時(shí)間范圍。而我泊頭航星公司鐵液過(guò)熱的溫度控制在1500～1530℃，過(guò)熱時(shí)間控制在10min之內(nèi)。

4．孕育劑和孕育方式

（1）以前，我公司使用   常見(jiàn)、   普通的75SiFe作為灰鑄鐵件的孕育劑，孕育效果不太理想。改用其他的孕育劑效果比75SiFe孕育效果要好些，但鑄鐵件的布氏硬度沒(méi)有明顯的提高，而且無(wú)形中又增加了生產(chǎn)成本。經(jīng)多次試驗(yàn)，我公司   終選用75SiFe和高鈣鋇孕育劑（Ba、Ca元素的含量配比根據(jù)用戶實(shí)際情況特定），取得了較好的結(jié)果。

（2）我公司對(duì)隨流孕育和瞬時(shí)孕育特別重視，改變了傳統(tǒng)的孕育方式，在孕育裝置上進(jìn)行了   好的優(yōu)化改進(jìn)，改進(jìn)后的孕育裝置已經(jīng)申報(bào)市級(jí)科技發(fā)明。

5．熔煉方式

鑄鐵的熔煉方式不同，對(duì)鑄鐵件的布氏硬度有較大的影響。尤其沖天爐與電爐有較大的差別。以前我公司采用中頻電爐熔化，對(duì)于提高鑄件的硬度非常不利。進(jìn)行反復(fù)后決定采用沖天爐-電爐雙聯(lián)熔煉方式，取得了令人滿意的效果。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)爐料配比、化學(xué)成分的控制，復(fù)合孕育和造型工藝改進(jìn)，提高了鑄鐵件的布氏硬度，延長(zhǎng)了鑄鐵件的使用壽命，為我公司和用戶都帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)在我公司在鑄鐵件的生產(chǎn)中幾乎不考慮布氏硬度不合格的問(wèn)題。