新型高品質(zhì)球化劑的生產(chǎn)工藝及應(yīng)用.pdf

1、球墨鑄鐵作為工業(yè)應(yīng)用最廣泛的金屬材料之一，大幅提高了鑄鐵原有的綜合性能，其強(qiáng)度、塑韌性和延展性與鋼相似，可以較好的用于受力較復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性和耐磨性要求較高的鑄造零件，其發(fā)展前景更加廣闊。球化處理作為球墨鑄鐵獲得的主要手段，是由球化劑發(fā)揮作用實(shí)現(xiàn)的。球化處理使石墨的形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐螐亩玫角蚰T鐵，并能有效的提高球墨鑄鐵的綜合力學(xué)性能。
　　目前國(guó)內(nèi)使用最廣泛的球化劑是稀土鎂合金，該球化劑存在的問(wèn)題主要有:球化劑澆注過(guò)程中Mg易氧化

2、，球化劑中的有效Mg元素的含量需進(jìn)一步提高，球化劑組織致密度不穩(wěn)定;球化處理時(shí)Mg元素氧化燒損嚴(yán)重，有效元素的吸收率低;Mg燃燒產(chǎn)生大量的白煙，污染環(huán)境;球化劑加入量較大。面對(duì)上述提到的問(wèn)題，穩(wěn)定并提高球化劑品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本并做到節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染的減少是目前球化劑研制的主要目標(biāo)。
　　本課題通過(guò)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與出爐溫度等工藝改進(jìn)分別研制加壓法和鐵包覆高品質(zhì)球化劑，以球化過(guò)程中所加入球化劑的類型的變化，對(duì)球化效果進(jìn)行總結(jié)分析

3、。同時(shí)深入研究了高品質(zhì)球化劑對(duì)生產(chǎn)的球鐵的化學(xué)成分、顯微組織和力學(xué)性能的影響，并研究比較了高品質(zhì)球化劑的加入量對(duì)球墨鑄鐵化學(xué)成分、組織與性能的影響。
　　研究結(jié)果表明，通過(guò)添加設(shè)計(jì)的模具蓋的加壓法球化劑的生產(chǎn)工藝，使球化劑冷卻時(shí)受模具系統(tǒng)內(nèi)高溫產(chǎn)生的壓力作用而使其組織致密，缺陷減少，品質(zhì)提高。并且可以在保證品質(zhì)的前提下將出爐溫度降低至約1250℃，有利于減少鎂的氧化燒損和節(jié)能減排。鐵包覆球化劑通過(guò)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用熔煉爐澆注工藝

4、，澆注溫度為1250℃，鍍鋅管長(zhǎng)度25cm以2×3排列，可獲得致密度高的鐵包覆球化劑。
　　研制的高品質(zhì)球化劑（加壓法和鐵包覆法）與普通球化劑相比，提高了Mg含量，降低了MgO含量和MgO/Mg的值。其致密度也比普通球化劑有了不同程度的提高。球化劑的組織主要由構(gòu)成基體的富Si相(Si-Fe相)和位于富Si相間隙的富Mg相(Mg-Si-Ca相)組成。富鎂相的形狀影響著球化劑的使用性能，非連續(xù)狀的富鎂相在球化處理時(shí)能夠產(chǎn)生大量細(xì)小的鎂

5、氣泡，有利于鎂的充分吸收，使球化反應(yīng)的效果良好。
　　相同的粒度和加入量的普通球化劑和加壓法球化劑的球化反應(yīng)時(shí)間都在70～80s的正常范圍內(nèi)。40×20×1.5鐵包覆球化劑則明顯延長(zhǎng)了球化反應(yīng)時(shí)間，由于表面包覆的鐵起到鈍化鎂的作用，同時(shí)使球化劑上浮速度減慢，球化反應(yīng)進(jìn)行平穩(wěn)，利于球化劑的充分吸收，使鎂的殘留量提高。
　　從金相組織和力學(xué)性能分析，普通球化劑、加壓法球化劑和40×20×1.5鐵包覆球化劑生產(chǎn)的球墨鑄鐵的石墨分布

6、較均勻，圓整度好，球化率均在85％以上，球化等級(jí)為3級(jí)。其抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率都滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，試樣斷口可以觀察到明顯縮頸現(xiàn)象和大量的韌窩存在，屬于延性斷裂。當(dāng)外力拉伸時(shí)，屬于薄弱環(huán)節(jié)的石墨球與基體間形成空穴，產(chǎn)生微小裂紋并擴(kuò)大導(dǎo)致石墨和基體脫離，形成斷裂。
　　通過(guò)不同球化劑不同加入量的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，普通球化劑、加壓法球化劑和40×20×1.5鐵包覆球化劑的最佳石墨形貌分布和最佳力學(xué)性能的加入量結(jié)論一致，分別為1.2％（普通）、1.1