蠕墨铸铁与传统材料灰铸铁.doc

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1、表 2 蠕墨铸铁与传统材料灰铸铁、铝合金的力学性能比照20性能单位GJV450GJL250GJV300A390.0抗拉强度MPa450250300275弹性模量GPa14510511580伸长率%1-2001旋转弯曲疲乏(20)MPa210110125100旋转弯曲疲乏(225)MPa20510012035热导率W/m-K364639130热膨胀系数10-6K-112121218密度g/cc7.17.17.12.7硬度BHN 10-3000215-255190-225215-255110-150四蠕墨铸铁的标准对于蠕墨铸铁早在 1984 和 1987 年，我国就制订了蠕墨铸铁金相与蠕墨铸铁件行

2、业标准，并在 2022 年进展了修订，但至今还没有国家标准。尽管我国把蠕墨铸铁作为一种材料来进展争辩和应用要早于国外例如二汽的蠕墨铸铁排气管、无柴的蠕墨铸铁缸盖，发表的论文也多达 600 多篇，这是件格外圆满的事情。德国在 2022 年 5 月，由德国铸造协会制订了蠕墨铸铁的行业标准，编号为 W502。在此根底上现制订了国际蠕墨铸铁标准。在此标准中规定，石墨主要以蠕墨存在就算蠕墨铸铁，但规定在铸件的主要壁厚，蠕墨数量要大于 80%。由于壁厚会影响到蠕墨数量，故进一步规定，在整个铸件上不允许消灭片状石墨外，在铸件其它次要部位的蠕墨数量可以有变动，也即低于80%，但铸造企业认为蠕墨量也不应低于 6

3、0%，也可和铸件使用方协商全都。为取得纯粹蠕墨铸铁的特别性能，瑞典在活塞环上应用就要求蠕墨数量大于 90%7。对于排气管，由于系统重量支撑和利用排气热量促进点火系统的要求，规定蠕化率 50%以上就可，以便获得更高的强度。而对于缸体、缸盖铸件则要求 80%以上的蠕化率，确保抱负的铸造性能、切削性能与热传导的综合优良性能，同时又能确保不产生片状石墨而引起的软点。同时又要求 90%的基体珠光体保证有足够的强度。在化学成分中又要求 Ti0.02%以防止碳化物的形成，有好的切削性能。和我国一样，该标准依据单铸试样加工过的抗拉强度，对蠕墨铸铁进展分级。如表4 所示共分五级，每级抗拉强度差 50MPa，也即

4、和灰铸铁、球墨铸铁的分级一样。和我国行业标准相比见表5，我国也为五级，抗拉强度屈服强度断裂时的伸长率硬度牌号bMPa0.2MPa%HBW30表 4ISO 蠕墨铸铁的分级及力学性能GJV3003003752202951.5140210GJV3503504252603351.5160220GJV4004004753003751.0180240GJV4504505253404151.0200250GJV5005005753804550.5220260但级差为 40MPa，整个强度性能要比国外订低一级。同时还没有国外缸体所要求的 450 强度等级牌号。在硬度上，我国允许硬度范围大，且高值硬度也高。这说

5、明，国外用蠕墨铸铁更留意它的强度性能，同时又要求它有较好的机械加工性能。抗拉强度屈服强度断裂时的伸长率牌号硬度值范围bMPa0.2MPa%表 5我国蠕墨铸铁的分级JB/T44032022不小于Ru4204203350.75200280Ru3803803000.75193274Ru3403402701.0170249Ru3003002401.5140217Ru2602601953121197德国有一公司，它可生产合金蠕墨铸铁，表 6 是其企标规定的性能。这外表整个标准要求要比我国高，工厂所做工作更为细，要求更高硬度值差仅 HB20。表 6坎泼公司的合金蠕墨铸铁性能硬度室温性能牌号金相组织 ,MP

6、ab ,MPa0.2，%HB30铁素体珠光体GJVSiMo4.56.02052255504702特别碳化物780性能弹性模量热导率，W/mK ,MPab ,MPa0.22，%20500600MPa706035140000423432线胀系数，106凝固收缩Ac , 20200至 800至 8151%121313.50.75855五蠕墨铸铁的生产要点蠕墨铸铁的蠕化处理范围本身就很窄，国外又要求更高的蠕化率，所以必需要承受适宜的生产技术与相应的蠕化剂。国外铸造厂广泛承受冲天炉、电炉或电炉、电炉双联工艺，处理前后又有热分析仪与真空直读光谱仪进展检测，加之炉料秤量准确，炉况稳定，工艺人员对每种铸件都有

7、具体的工艺规定，所以很简洁到达对每个铸件的特别要求例如，铁液的碳当量波动都能小于0.05%，为获得高蠕化率的铸件打下了根底。原铁液中硫的含量对蠕化处理，即蠕化剂的消耗与最终蠕化率的大小有打算性的影响，为此几家工厂都承受炉外脱硫，使蠕化处理前铁液的含硫量稳定在 0.010.03%之间，并认为最正确的原铁液残硫量应在 0.01 0.02%3-。4除了已生疏的吹气、摇包脱硫外，有一工厂使用 4 个感应器产生磁场搅拌的装备，可使硫量脱至 0.010.02%。它使用碳化钙和石灰脱硫，每次处理的量最大可至 20t，处理时间为 915min，修理间隔为 34 个月，已牢靠地使用两年4。铁液在蠕化处理后的镁稀

8、土量打算了石墨的外形与各类石墨的数量。图 8 为一个争辩所得结果，即凝固后铸件中石墨球比例与镁含量的关系6。较为全都的看法是 Mg0.01%为片状石墨，Mg 在 0.010.018%可获得蠕墨铸铁，Mg 在 0.0250.04%为球墨铸铁。故获得蠕墨铸铁的镁范围为0.004%。实际生产中，而确保获得蠕墨确实定含镁量又和原材料，熔炼条件，孕育处理方法有关。蠕化处理后每五分钟又要损失镁0.001%，故更增加了把握高蠕化率的难度。各争辩结果根本趋于全都，为防止钛对炉料的污染和改善切削性能，现在蠕化剂多为FeSiMgRe。其中Mg 量为 45%，Re 主要是铈，量在0.5%到 6.0%不同，但倾向于在

9、1.01.5%。有的企业在蠕化剂中还使用钙。蠕化处理方法和球化处理方法一样，由于喂丝法有把握准确，改善劳动环境的优点，尤其可用计算机， 依据处理的铁液量和快速测定的原硫量可准确把握喂丝量，故国外喂丝得到了快速的推广应用表 4， 现在普遍应为此法更适合于生产蠕墨铸铁。表 4德国使用铸造喂丝化处理的企业比例，%19891993199419951997112151830使用工艺不稳定的冲入法时，Mg 的吸取率波动大，对蠕墨铸铁来说往往有处理过头的现象，故不少厂使用加硫FeS的方法，来消耗过量的镁，获得蠕墨。在残镁量为 0.0150.03%时，建议加硫 0.0020.04%。应当确定，英国 Sinte

10、r-Cast 公司在现场把握蠕化率的检测上做了大量工作。在蠕化处理后利用它类似于热分析的检测方法能马上确定蠕化状况，然后看生产铸件要求对处理后的铁液进展必要的镁量调整喂丝法，从而能确保所浇铸件能获得所要求的蠕化率。最终举一生产实例来总结本文。德国哈尔贝克Halberg铸造厂，从 1991 年开头为奥地生产V8 蠕墨铸铁气缸体。缸体主要壁厚为 3.5mm，3 升排量功率为 150KW 的缸体仅重 74Kg。铁液在感应炉中熔炼， 成分质量分数为：3.33.5%C，0.0100.014%S，2.102.25%Si，0.06%Cr，0.250.30%Mn，0.03%P。使用 FeSiMg5%蠕化剂，每次处理1200Kg。过去使用盖包法，现在使用喂丝法。铸件全部要求性能的壁厚处，其蠕墨含量大于 90%。要求抗拉强度为 400MPa，实际为 450MPa，基体内珠光体含量大于 95%。