球铁铸件是通过球化和孕育处理得到球状石墨,地提高了铸铁的机械性能,特别是提高了塑性和韧性,从而得到比碳钢还高的强度。
球铁铸件除铁外的化学成分通常为:含碳量3.0~4.0%,含硅量1.8~3.2%,含锰、磷、硫总量不超过3.0%和适量的稀土、镁等球化元素。
球铁铸件是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料,其综合性能接近于钢,正是基于其优异的性能,已成功地用于铸造一些受力复杂,强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”,主要指球墨铸铁。
球铁铸件内(外)部质量的影响以及生产注意事项
<一>、球铁铸件内(外)部质量的影响
球铁铸件的内(外)部质量对于球铁铸件的寿命影响非常大。轻量化球铁铸件一般都是选用高强度的材料,材料的强度越高,韧性相对越低,对于缺口的敏感性越强,使得球铁铸件表面的光洁度、砂眼、内部缩孔、缩松都对球铁铸件的使用寿命有着直接的影响。
所以,轻量化球墨铸件需要同步提升球铁铸件的内(外)部质量要求。
1、球铁铸件表面质量的影响
球铁铸件表面存在缺陷对于球铁铸件的性能有直接影响,不同大小、形状的缺陷,对于球铁铸件的性能影响不一样。球铁铸件表面缺陷,类似于球铁铸件表面存在缺口,可以根据缺口试样的检测数据来说明缺陷存在的危害性。
V型缺口的冲击值比U形缺口的冲击值小20%~30%,而U形缺口的冲击检测值比没有缺口小30%~40%,说明缺陷对于球铁铸件的性能影响很大,而且缺陷越尖锐,对球铁铸件性能影响越大,对于不同直径的试棒缺陷影响大致相同。
生产中如果拉伸试棒上存在缺陷,检测结果基本都是抗拉强度和伸长率都达不到标准要求。但如果缺陷比较平整平滑,对球铁铸件的影响较小。
当球铁铸件表面存在片状石墨及浮渣缺陷时,疲劳可降低20%或是多。当表面浮渣和小孔缺陷共存时,疲劳可降低30%~40%,防止这类缺陷的产生,对受交变应力的球铁铸件至关重要。铸造表面缺陷对珠光体球铁铸件的疲劳性能影响,球铁铸件表面质量越差,球铁铸件的疲劳越小。球铁铸件表面越光洁,疲劳越大,使用寿命越长。
在开发QT550-10材料桥壳过程中,有些台架试验件很快出现失效断裂,而有的试验件则通过了100万次的寿命要求。
2、内部质量的影响
球铁铸件内部的缩孔、缩松缺陷影响也非常大,一方面相当于减小了球铁铸件壁厚,另一方面缺陷的不光滑表面会形成应力集中。而球铁铸件失效一般是从球铁铸件表面产生裂纹源,所以相对于表面质量而言,球铁铸件内部缺陷的影响要小一些。但是由于无法直接观察,只能依靠X射线探伤等设备才能发现,所以其隐蔽的危险性较大。在进行托臂梁试验时,由于大受力部位中心存在缩孔,导致球铁铸件台架试验时发生断裂,缩孔的尺寸为壁厚的1/4左右,终台架试验结果为无缩松球铁铸件寿命的80%。一般建议球铁铸件热节部位存在的缩孔等缺陷不要超过截面的1/4~1/3。对于受力大的部位,应该通过工艺方法消 除缩孔、缩松等内部缺陷,从而保证球铁铸件的疲劳寿命。所以,在做应力评估时,需要考虑内部质量的影响系数。
<二>、生产球墨铸铁件注意事项
生产球墨铸铁件注意以下方面原则:
1、铸型原则分型面尽可能把主要型腔置于底箱,利于工艺设计,砂箱刚性强吃砂量要少,均衡凝固,厚部用直接冷铁或隔砂冷铁,加速冷却合格的组织。浇注系统设计原则是快浇,挡渣、补缩、经济、易清整。内浇口形状用距形较好(长方形或近似方形)易于补缩、充型温差小。不应开设半圆或三角形的内浇口补缩效果差,半圆或三角形浇口保温强,浇口与球墨铸铁结合部易形成缩孔。
2、充型后凝固快提高球墨铸铁件光洁度与内在密度,无冒口简化工序节约了成本,冒口尽量用暗压力冒口易操作,大型件若用明冒口不能一次浇满用人工订火(补铁水)作用才大。
3、球墨铸铁件的生产要控制其不能发生白口、硬边,解决方法:
(1)控制化学成分
(2)加大浇口
(3)出炉铁液温度>1450℃,提高浇注温度。
泊头市艺兴铸造厂(http://www.btyxzz.com)主要产品有搅拌机配件、灰铁铸件、减速机轴、机械加工、数控车床加工等业务。