球铁铸件特点:具有铁的本质、钢的性能、防腐性能优异、延展性能好、安装简易,主要用于市政工矿企业给水、输气等。
铸铁钢管其实质就是球墨铸铁管,因球墨铸铁管有铁的本质、钢的性能,所以有此叫法。球墨铸铁管中石墨是以球状形态存在的,一般石墨的大小为6-7级。质量上要求铸铁管的球化等级控制为1-3级,球化率≥80%,因而材料本身的机械性能得到了较好改善,具有铁的本质、钢的性能。退火以后的球墨铸铁管,其金相组织为铁素体加少量珠光体,机械性能良好,所以又叫铸铁钢管。
球墨铸铁管是铸铁管的一种。质量上要求铸铁管的球化等级控制为1-3级(球化率》80%),因而材料本身的机械性
能得到了较好的改善,具有铁的本质、钢的性能。退火后的球墨铸铁管,其金相组织为铁素体加少量珠光体,机械性能良好,防腐性能优异、延展性能好,密封效果好,安装简易、主要用于市政、工矿企业给水、输气,输油等。
球墨铸铁汽车工业应用和热处理工艺
一、球墨铸铁在汽车工业应用
球墨铸铁在汽车上,代表性产品主要是曲轴、凸轮轴、中后桥壳、各类支架、壳体等零件。目前,正向铸态高强度珠光体基体球墨铸铁(QT700-2、QT800-2)与铸态高韧性铁素体球墨铸铁(QT400-18、QT400-15)发展。主要通过优化熔炼工艺,严控原铁液中的ω(S)、ω(P)量和微量元素含量,选取适宜的球化剂、孕育剂、合金元素及加入方式,严格随流孕育工艺等措施获得。
一汽铸造有限公司具备各种牌号球墨铸件的生产技术,近几年,为满足载重车中后桥壳的需要,开发了铸态QT600-5工艺;为满足轿车曲轴需要,开发了铸态QT800-2工艺;为满足轿车转向节的需要,开发了铸态QT400-18、QT400-15工艺,并在生产中获得应用。
蠕墨铸铁在汽车的排气管、大马力发动机缸盖等汽车铸件上获得了广泛应用冈。采用蠕墨铸铁制造中、大马力发动机缸盖,一方面可以通过设计减轻缸盖质量,另一方面也可以提高缸盖的使用性能,提高发动机的功率。目前,蠕墨铸铁在大马力发动机缸体上的应用日益增多,可以减薄壁厚,取消加强筋,减重可达25%左右。在福特、奥迪等国外公司的大马力发动机缸体材料都已采用蠕墨铸铁制造。
蠕墨铸铁应用主要受其生产过程难于稳定控制的限制。SinterCast公司是瑞典一家专业从事蠕墨铸铁技术研究与生产设备制造的股份制公司,其产品(SinterCast蠕铁生产控制系统)在世界3个大洲(美、欧、亚)均得到应用,向世界10个大的汽车制造厂中的8家提供蠕墨铸铁生产技术支持,全球每月约有2万个缸体或缸盖产品采用蠕墨铸铁制造。SinterCast公司宣称全球有95%以上的蠕墨铸铁产品是由其公司提供的控制系统进行生产的。
随着发动机性能的提高,排气管等一些铸件的耐热性要求越来越高,高硅钥球铁、中硅钥蠕铁、高镍球铁相续出现。一汽集团合资的道依茨发动机已批量应用高硅铂球铁排气管,一汽大众的部分增压发动机上已批量应用高镍球铁排气管,在一汽部分自主品牌发动机中,这3类铸铁也已开始应用。
二、球墨铸铁热处理工艺
球墨铸铁(简称球铁)自上世纪四十年代问世并投入生产以来以其耐磨、减振和生产成本低廉等优点得到了迅猛的发展。迄今为止,球铁在汽车、机车车辆、机械机床及配件、铸铁管等生产中获得了广泛的应用。我国球铁在2006年的产量己增长为680多万吨,约占当年世界球铁总产量的31.6%,在铸铁件中所占的比重也由1997年的14.1%增至24一25%,仅球铁曲轴年产量就达到约20万吨,1000万根以上。球铁铸件除了产量大,种类多之外,目前厚大球铁件也在不断研发和生产。球铁依然是本世纪最为重要的工程结构材料之一。
随着现代装备向轻量化、节能、高效的方向发展,人们对球铁的强度和使用性能的要求也不断提高。因此,铸造和冶金工作者通常采用铸造合金化,抑或通过热处理工艺来达到提高球铁机械性能的目的。但是,前者因在球铁铸造过程中需添加昂贵的合金元素(如Ti、Cu等),使球铁件的生产成本大大增加,这极大地削弱了球铁件廉价的市场优势;后者耗时、耗能的弊端使球铁生产失去了市场开发的竞争力。而且,球铁较合金钢韧性差,目前球铁强化手段对冲击韧性的提高非常有限。
金属塑性加工理论经上世纪四十年代发展成为一门单独的应用学科以来,涌现出大量的新设备和新工艺。它是金属材料在外力作用下成形的同时改善和提高其内部组织、性能,尤其是铸造组织的一种加工方法。通过金属在塑性状态下的体积转移,充分提高了制件的材料利用率,提高了制件的强度和工件的精度。而在高温塑性变形过程中,将金属的形变和相变结合在一起的热机处理过程不仅能提高材料的强度,改善金属微观组织,还可以大大提高生产效率,节省了不必要的能源消耗,典型的塑性加工工艺有连铸连轧、锻造余热淬火、控制轧制、超塑性成型等。
由于塑性变形不仅可以合理消除球铁中缩孔、缩松等收缩类铸造缺陷,提高球墨铸铁强度和综合使用性能,还可以减少甚至替代现有的一些合金化和热处理工艺,达到减低成本,增加生产效率,降低能源消耗的目的。因此,将塑性成形工艺应用在球铁材料上势在必行。通过塑性变形提高球铁的强度和冲击韧性,将最大限度地发挥球铁自身优良的耐磨性、减震性以及低廉的生产成本等特点,也为球铁齿轮、轴承甚至曲轴类工件的应用开辟更广阔的空间。
但是,目前国内外对球铁可塑性的研究非常匾乏,尤其是系统地分析球铁在高温下的塑性行为,以及变形对球铁微观组织变化的影响规律尚不多见。这严重影响了塑性加工工艺在球铁中的应用,也阻碍了球铁产业的进一步扩大发展。