球墨铸件的防腐直接关系到管道的长期的使用性和性,因此是衡量管网技术及运行状况的一个重要指标。因铸铁中存在石墨,球墨铸件中的石墨以球状形式存在,并不影响基体材料的力学和机械性能,但据10个典型城市结果显示,我国城镇供水管网静漏失率达到12~13%,远远超过了要求城市漏失率控制在6%以下的标准,所以管道防腐一直是我们当前一个热门的课题。
球墨铸件的注意事项
(一)严格要求化学成分,对原铁液要求的碳硅含量比灰铸铁高,降低球墨铸件中锰,磷,硫的含量
(二)铁液出炉温度比灰铸铁高,以补偿球化,孕育处理时铁液温度的损失
(三)进行球化处理,即往铁液中添加球化剂
(四)加入孕育剂进行孕育处理
(五)球墨铸件流动性较差,收缩较大,因此需要较高的浇注温度及较大的浇注系统尺寸,合理应用冒口,冷铁,采用顺序凝固原则
(六)进行热处理球墨铸铁微观凝固过程跟热处理工艺
其一、球墨铸铁的微观凝固过程
从20世纪80年代开始,很多学者对球墨铸铁的微观凝固过程提出新的认识,包括:①亚共晶球墨铸铁,先析出初生奥氏体。共晶球墨铸铁,在非平衡凝固条件下,首先析出初生奥氏体。过共晶球墨铸铁则首先析出初生石墨球。②共晶结晶时,发生离异共晶。共晶奥氏体与石墨球分别单独形核。③初生枝晶和晕圈枝晶交替生长,促成石墨球周围奥氏体壳形成。奥氏体以石墨生长面为衬底形核、生长,在初生石墨球周围形成环状封闭奥氏体壳。④由于石墨漂浮、枝晶下沉及熔体对流等原因,石墨球与奥氏体发生碰撞,形成共晶晶粒。基于这些新的认识,可以将球墨铸铁的微观凝固过程近似表述为,当温度下降到液相线温度以下某一温度时,亚共晶球墨铸铁有初生奥氏体枝晶、共晶和过共晶球墨铸铁有初生石墨球在液相中析出。共晶结晶时,共晶奥氏体与石墨球分别单独形核。
石墨球在液体中自由长大到一定尺寸后,在石墨球外围形成奥氏体晕圈。同时奥氏体按枝晶状方式生长,并逐渐在枝晶旁析出石墨球。石墨球与奥氏体枝晶的碰撞与接触形成共晶晶粒,石墨球被奥氏体包围。碳原子通过奥氏体壳向石墨球扩散,石墨球得到显著长大。随着温度降低,石墨-奥氏体共晶晶粒不断长大,游离奥氏体也会自由生长。当所有液相变成固相后,凝固结束。对球墨铸铁凝固过程的认识建立在球墨铸铁属于离异共晶以及熔液内存在运动两个事实的基础上,强调奥氏体枝晶的单独存在和它在凝固过程中的作用。采用着色腐蚀技术,金相显示了球墨铸铁缩松区中奥氏体枝晶的组织形貌,分析了球铁缩松的形成机制。研究表明,奥氏体枝晶对缩松缺陷的类型及形成机制具有显著影响。可见,缩松形成于上述形成过程的第二阶段,枝晶形成骨架后,凝固较早的区域对热中心的异地抽吸液体流动是球铁缩松形成的主要原因。并且,随冷却速度增大,枝晶析出量增大,而石墨析出量减小,共晶前期凝固收缩增大,缩松倾向也增大。指出宏观缩松常常出现在枝晶晶簇间隙,产生于共晶凝固前期树枝晶骨架形成后,是异地凝固收缩造成对热节中心(厚壁处)铁液抽吸流动的结果;微观缩松是于凝固末期,晶簇间隙中的凝固收缩得不到补偿而产生的微小孔洞;枝晶数量增多,形态趋于发达,液态金属异地抽吸作用增强,易于形成宏观缩松;反之,枝晶数量减少,形态粗壮,倾向于形成显微缩松。
其二、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。
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、减速机壳、机械加工、龙门铣床加工等业务。