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| 優(yōu)質高鉻白口鑄鐵生產新工藝 |
| 來源：互聯網，更新時間：2006-6-23 21:01:10，閱讀：
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優(yōu)質高鉻白口鑄鐵常被用于制作承受磨料沖刷、小能量沖擊、冷—熱交變應力作用、在具有一定酸堿度腐蝕介質和高溫下服役使用的鑄件。因此，在提高硬度的前提下，減少鑄件的內應力無疑對延長使用壽命和提高使用效率有利。近年來，隨著分級復合變質和其它冶金處理技術的日趨完善和發(fā)展，人們在分析傳統(tǒng)制造工藝對組織和內應力形成的機制上，試驗開發(fā)一種運用現代冶金處理技術實現鑄態(tài)組織：即馬氏體+適量殘余奧氏體+M7C3，+MC；亞溫處理后組織：馬氏體+少量殘余奧氏體+M7C3，+MC。本文就生產以馬氏體為基體的優(yōu)質高鉻白口鑄鐵新工藝為例，對此加以介紹。
1 冶金處理技術
冶金處理技術對優(yōu)質高鉻白口鑄鐵的改性作用受制于在處理過程中所應具備的相關的動力學條件，其中包括溫度和成分濃度條件。實踐也證明，這兩個條件對提高高鉻白口鑄鐵的使用壽命至關重要。高鉻白口鑄鐵的冶煉溫度以1520-1580℃、處理溫度1440—1480℃、澆注溫度1380-1420 ℃為宜；碳量應控制在2．4％-3．0％范圍內。
1．1變質處理
變質處理的作用主要是改善碳化物形態(tài)；減少夾雜、凈化鐵液；細化晶粒；穩(wěn)定合金元素。
優(yōu)質高鉻白口鑄鐵采用Re—A1—Bi—Mg復合變質劑對鐵液實施分級復合變質，這包括：
（1）將稀土和稀土變質劑分別于爐內、爐外進行處理，這樣既能細化初晶奧氏體，也能控制鐵液凝固過程的結晶。
�。�2）將變質劑按組分元素在鐵液中異質形核生核能的大小，分別溶人鐵液，從而不僅有效地脫硫、脫氧、去氣和凈化了鐵液，而且顯著增強了變
質組織的抗“衰退”能力”。
例如，分級變質工藝是出液前向爐內加入0．06％—0．10％的鈦鐵和0．3％-0．4％的1號稀土硅鐵合金，出鐵液前將0．08％-0．12％Si20A150Fe+0．04％-0．08％Mg合金投入鐵液包，出鐵液時隨流加入0．05％-0．10％Bi，轉包時在包中加入0．6％-1．0％的1#稀土硅鐵合金或在瞬時隨流澆注時加入0．04％—0．08％的Ce-RE。
1．2 孕育處理
孕育處理的作用主要是改變、細化和穩(wěn)定碳化物形態(tài)；細化晶粒；增強厚大鑄件斷面組織、性能的一致性。
優(yōu)質高鉻白口鑄鐵采用V渣—Ti—Zn復合孕育劑對鐵液實施分級復合孕育。這主要包括：
(1)將V潦和V渣復合孕育劑分別于爐內、爐外進行處理，這樣既能細化初晶奧氏體且能使水韌處理后的V元素固溶于奧氏體，起到固溶強化作用外，也能控制金屬液凝固過程的碳化物異質形核的程度。
(2)將孕育劑按組分元素在金屬液中異質形核生核能的大小，分別溶人金屬液，從而增強孕育組織的抗“衰退”能力。
例如，出鐵液前向爐內加入1％-1．5％Va，出鐵液時隨流加入0．1％-0．15％鈦鐵。
1．3微合金化處理
微合金化處理的主要作用是實現鑄態(tài)基體組織期望；形成MC型碳化物。
(1)V、Mo、Ni或Cu、Mn元素的適當搭配可使鑄件在基體鑄態(tài)下穩(wěn)定地獲得細片狀馬氏體+適量奧氏體，并在隨后的亞溫處理過程發(fā)生部分A~---*M轉變，基體得到二次硬化；彌散細小的二次滲碳體分布于基體內。
(2)添加微量V、Ti、W、Nb等元素，一則形成更高硬度的MC型碳化物，二則由于此類MC型碳化物熔點高，在凝固初期就彌散形核細化了共晶組織，隨凝固時間的延續(xù)，晶粒數不斷增加，液膜逐漸減少，變形減小，塑性增強，熱裂敏感性也顯著減小。
合金元素可在預脫氧后加入爐內，亦可安排在爐前進行處理。在Cr元素為12％-20％的質量百分比濃度的條件下，其微合金元素加入量Ti—V渣如前述：Mo為1．5％-2．5％；Mn為1．5％-3％；Cu為1．5％-2．0％；Nb為0．07％～0．10％。
2 性能對比與機理分析
2．1 性能對比
高鉻白口鑄鐵經過上述冶金處理后，基體體積和各方面狀態(tài)均發(fā)生了較大的變化。主要表現在：
(1)晶粒度由傳統(tǒng)高鉻白口鑄鐵的2-3級，提升到4級；
(2)夾雜物不但在數量上有較大的減少而且形態(tài)上也出現了球狀變化；
(3)鑄態(tài)組織避免和消除了網狀碳化物，基體為細片狀馬氏體;
(4)處理后力學性能和使用性能大幅度提高。
2．2 機理分析
在合適的溫度，合適的鐵液基本成分的條件下，新工藝除了使變質處理、孕育處理、微合金化處理充分發(fā)揮各自的冶金處理作用外，還彼此互融，體現了三位一體、互為作用的效果。例如：
(1)隨著合金元素的溶人改變了碳在奧氏體中的擴散系數，在凝固過程連續(xù)冷卻條件下，擴散速度減小就意味著碳的析出量的減少；
(2)由良好的孕育效果形成的一定量的異質形核質點將導致奧氏體脫溶的碳原子和因鐵液中濃度是起伏出現的碳原子集團優(yōu)先向其擴散，從而使碳化物轉向以異質形核為主的結晶方式；
(3)稀土等活性元素吸附在新生碳化物表面，使其難以連結成網狀；
(4)在凝固過程中由于溶質元素再分配使添加的各種合金元素富集在奧氏體結晶前沿的液體中，提高了奧氏體的形核率，使奧氏體基體細化；
(5)經過變質處理，微合金化和孕育處理后，增大了鐵液過冷傾向，使冷卻速度對結晶過冷度的影響減弱，從而表現為厚大鑄件斷面的組織、性
能趨以一致；
(6)變質處理、孕育處理和微合金化的共同作用細化了晶粒；消除了碳化物的網狀析出；減少了夾雜數量、改變了夾雜形態(tài)、凈化了晶界和鐵
液；增大了處理效果的穩(wěn)定性，延長了“衰退”時間，為獲得良好的亞溫處理效果提供了有利的鑄態(tài)組織和性能保證。
(7)鑄件在一定冷卻速度條件下凝固時，合金元素對延緩奧氏體轉變的作用，突出表現在能否進行或多大程度上可能發(fā)生馬氏體相變上。A—p是碳濃度變化的擴散型轉變；A—M是碳濃度不變的結構型轉變，而對碳原子來講則是視其是處在長程還是短程的運動狀態(tài)。當這種作用使碳原子只能在晶體內作短程運動，依托相變驅動力所產生的高速的鐵原子晶格切變，就會在瞬間形成馬氏體。
3 結語
分級化變質復合處理、孕育復合處理和微合金化處理的新工藝，為優(yōu)質高鉻白口鑄鐵的生產提供了簡便穩(wěn)定的技術支持。而建立動力學條件的冶金處理過程的局部和整體效果影響的理念，不論是運用該工藝，還是不斷完善它都是必要的。 |
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