一種防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，包括：(1)在成分設(shè)計(jì)上要遵循實(shí)際成分離共晶點(diǎn)越近越好的原則，不影響性能和生產(chǎn)工藝性能的前提下，其成分盡量選用靠近共晶點(diǎn)附近；(2)充型良好的前提下，盡量降低澆鑄溫度，并采用快速平穩(wěn)充型的澆鑄工藝；(3)增加模具的重量，增幅為現(xiàn)有模具重量的20—30％。本發(fā)明通過對鑄鐵磨球的成分配方合理設(shè)計(jì)，對澆鑄溫度、時(shí)長的有效控制，對澆模具溫度控制，很大程度上避免了鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的可能性，進(jìn)一步提高了鑄鐵磨球的強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性、抗腐蝕性等，大大提高了鑄鐵磨球的使用壽命。
【專利說明】一種防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]縮松是指鑄件最后凝固的區(qū)域沒有得到液態(tài)金屬或合金的補(bǔ)縮產(chǎn)生分散和細(xì)小的縮孔。常分散在鑄件壁厚的軸線區(qū)域、厚大部位、冒口根部和內(nèi)澆口附近。當(dāng)縮松與縮孔容積相同時(shí)，縮松的分布面積要比縮孔大得多。縮松隱藏于鑄件的內(nèi)部，外觀上不易被發(fā)現(xiàn)。
[0003]縮松分為宏觀縮松和顯微縮松。宏觀縮松是用肉眼或放大鏡可以看出的分散的細(xì)小縮孔。顯微縮松是分布在晶粒之間的微小縮孔。
[0004]縮孔是指鑄件在冷凝過程中收縮而產(chǎn)生的孔洞，形狀不規(guī)則，孔壁粗糙，一般位于鑄件的熱節(jié)處。
[0005]耐磨鑄鐵(低鉻、中鉻、高鉻等鑄鐵)磨球凝固時(shí)，由于白口鑄鐵液固兩相共存區(qū)域較寬，有時(shí)呈現(xiàn)類似與球鐵的糊狀凝固特點(diǎn)，如澆冒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不夠合理，澆注溫度過高，冒口的補(bǔ)縮通道被糊狀凝固區(qū)域堵住時(shí)，磨球的熱節(jié)處(最后凝固處)將產(chǎn)生收縮缺陷和縮松缺陷，其中縮松缺陷是磨球最常見的缺陷。縮松缺陷可分為宏觀縮松和微觀疏松。宏觀縮松主要特點(diǎn)，呈現(xiàn)在磨球內(nèi)部(靠近內(nèi)澆口)分散存在肉眼能看到的細(xì)小孔洞群。肉眠看不見的晶間孔洞稱作徽觀疏松，其分布分散卻所占體積較大(通過著色探傷或金相檢驗(yàn)方能看到)。這種磨球縮松缺陷尤其是肉眠看不見的晶間徽觀疏松嚴(yán)重影響磨球的質(zhì)量和使用性能。主要表現(xiàn)在:
[0006]一、疏松和顯微疏松明顯降低顯微組織密度和致密度及晶粒之間的有機(jī)聯(lián)系和連接強(qiáng)度等，從而嚴(yán)重降低耐磨磨球的綜合力學(xué)性能，尤其是強(qiáng)韌性和耐磨性，促使磨球早期破碎或早期失圓(蘋果腚)，從而大大增加磨球的磨耗。
[0007]二、疏松和顯微疏松易引起各類夾雜富集在疏松和顯微疏松區(qū)域，同時(shí)此區(qū)域易造成氧化，嚴(yán)重惡化晶界的冶金質(zhì)量，同樣嚴(yán)重降低耐磨磨球的綜合力學(xué)性能，尤其是強(qiáng)韌性和耐磨性，同樣促使磨球早期破碎或早期失圓，在濕磨情況下加速腐蝕磨損速率，進(jìn)一步增加磨球的磨耗。
[0008]三、疏松和顯微疏松易造成該區(qū)域晶粒粗大尤其是共晶碳化物(因凝固慢)，同時(shí)惡化共晶碳化物的形態(tài)(長條狀并端部呈尖角)和分布(不均勻)，在較大的沖擊載荷下硬而脆的粒粗共晶碳化物尖角處將成為應(yīng)力集中的敏感點(diǎn)，同時(shí)顯微疏松也將成為降低材料力學(xué)性能的無數(shù)個(gè)敏感點(diǎn)，促使在共晶碳化物尖角處早期裂紋的萌生、迅速擴(kuò)展并相互連接，促使磨球產(chǎn)生裂紋、破碎。
[0009]四、降低磨球的實(shí)際重量，將影響球磨機(jī)的研磨效率。
[0010]綜上所說不難看出，準(zhǔn)確分析磨球的縮松產(chǎn)生原因，依此提出行之有效地防止方法，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的工藝改進(jìn)，將是有效提高磨球的質(zhì)量和降低廢品率，提高磨球的競爭力，提高企經(jīng)濟(jì)效益的十分重要十分必要的工藝措施，在生產(chǎn)中應(yīng)給于足夠的重視。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，有效的防止縮松、縮孔，提高耐磨球的使用壽命。
[0012]為了解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0013]一種防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，包括:
[0014](I)在成分設(shè)計(jì)上要遵循實(shí)際成分離共晶點(diǎn)越近越好的原則，不影響性能和生產(chǎn)工藝性能的前提下，其成分盡量選用靠近共晶點(diǎn)附近；
[0015](2)充型良好的前提下，盡量降低澆鑄溫度，并采用快速平穩(wěn)充型的澆鑄工藝；
[0016](3)增加模具的重量，增幅為現(xiàn)有模具重量的20— 30%。
[0017]優(yōu)選的，澆鑄時(shí)長控制在6 —10分鐘。
[0018]優(yōu)選的,燒鑄時(shí),模具溫度不大于250°C。
[0019]優(yōu)選的，步驟⑵中澆鑄時(shí)，模具的溫度為230— 245°C。
[0020]優(yōu)選的，增加上模具的重量，增幅為現(xiàn)有上模具重量的20— 30%。
[0021]優(yōu)選的，鉻系鑄鐵磨球中，共晶點(diǎn)與碳含量、硅含量、鉻含量之間的關(guān)系按下面公式計(jì)算:
[0022]Ce = 4.40+l/3Si—0.054Cr ；
[0023]式中:CE為共晶點(diǎn)的碳含量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)％ )；
[0024]Si為材料中硅的含量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)％ );
[0025]Cr為材料中鉻的含量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)％ )。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0027]本發(fā)明通過對鑄鐵磨球的成分配方合理設(shè)計(jì)，對澆鑄溫度、時(shí)長的有效控制，對澆模具溫度控制，很大程度上避免了鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的可能性，進(jìn)一步提高了鑄鐵磨球的強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性、抗腐蝕性等，大大提高了鑄鐵磨球的使用壽命，提高了 20—30%。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0029]鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的原因及防止方法如下:
[0030]1、因耐磨材料實(shí)際成分離共晶點(diǎn)較遠(yuǎn)，液固兩相區(qū)域過寬，導(dǎo)致凝固時(shí)離磨球型腔外表面區(qū)域稍遠(yuǎn)區(qū)域易呈現(xiàn)糊狀凝固特點(diǎn)，易堵住補(bǔ)縮通道所致。
[0031]防止方法:
[0032]在成分設(shè)計(jì)上要盡力遵循耐磨材料實(shí)際成分離共晶點(diǎn)越近越好的原則，不影響性能和生產(chǎn)工藝性能的前提下，其成分盡量選用靠近共晶點(diǎn)附近，以減少液固兩相共存區(qū)域，減少耐磨材料糊狀凝固特點(diǎn)，從而有效的減少堵住補(bǔ)縮通道的幾率，為獲得無疏松健全磨球創(chuàng)造熱力學(xué)條件。
[0033]鉻系鑄鐵磨球中，共晶點(diǎn)與碳含量、硅含量、鉻含量之間的關(guān)系按下面公式計(jì)算:
[0034]Ce = 4.40+l/3Si—0.054Cr ；
[0035]式中:CE為共晶點(diǎn)的碳含量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)％ )；
[0036]Si為材料中硅的含量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)％ );
[0037]Cr為材料中鉻的含量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)％ )。
[0038]2、因澆鑄溫度過高所致；
[0039]澆注溫度過時(shí)，磨球表面區(qū)域因金屬型急冷作用先凝固，離金屬型磨球型腔外表面區(qū)域稍遠(yuǎn)區(qū)域仍處于較高溫度并易呈現(xiàn)糊狀凝固特點(diǎn)，易堵住補(bǔ)縮通道易引起磨球縮松、縮孔。
[0040]防止方法:
[0041]充型良好的前提下，盡量降低澆鑄溫度，并采用快速平穩(wěn)充型的澆鑄工藝，澆鑄時(shí)長控制在6 —10分鐘，優(yōu)選的，6— 8分鐘。
[0042]3.澆冒口系統(tǒng)不合理所致；
[0043]一是內(nèi)澆口(冒口頸)截面積過于小或過于長，磨球凝固時(shí)內(nèi)澆口先凝固，堵住冒口的不縮通道所致。
[0044]二是冒口過于小,凝固時(shí)冒口先凝固，不能及時(shí)供給磨球凝固時(shí)所需的鐵液所致，即沒有起到冒口作用所致。
[0045]防止方法:
[0046]合理設(shè)計(jì)澆冒口(砂套)系統(tǒng)的截面積和形狀尺寸。
[0047]4.模溫過高所致；
[0048]模溫過時(shí)，在相同的工藝條件下，鐵液在金屬型內(nèi)凝固時(shí)間就較長，磨球內(nèi)部易呈現(xiàn)糊狀凝固特點(diǎn)，同樣促使此處產(chǎn)生磨球縮松。
[0049]防止方法:
[0050]嚴(yán)格控制模溫，要控制在工藝控制范圍，不得超過250°C ;優(yōu)選的，模具的溫度為230— 245 °C。
[0051]5.磨球凝固后長大所致。
[0052]磨球長大的主要原因一是澆鑄和凝固過程中鑄型型壁遷移所致；二是澆鑄和凝固過程中漲箱(抬箱)所致；
[0053]防止方法:
[0054]增加模具重量，尤其是上模具重量，增幅為現(xiàn)有上模具重量的20— 30%。
[0055]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，其特征在于:包括: (1)在成分設(shè)計(jì)上要遵循實(shí)際成分離共晶點(diǎn)越近越好的原則，不影響性能和生產(chǎn)工藝性能的前提下，其成分盡量選用靠近共晶點(diǎn)附近； (2)充型良好的前提下，盡量降低澆鑄溫度，并采用快速平穩(wěn)充型的澆鑄工藝； (3)增加模具的重量，增幅為現(xiàn)有模具重量的20—30%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，其特征在于:澆鑄時(shí)長控制在6 —10分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，其特征在于:澆鑄時(shí)，模具溫度不大于250°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，其特征在于:步驟(2)中澆鑄時(shí)，模具的溫度為230— 245°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，其特征在于:增加上模具的重量，增幅為現(xiàn)有上模具重量的20— 30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，其特征在于:鉻系鑄鐵磨球中，共晶點(diǎn)與碳含量、硅含量、鉻含量之間的關(guān)系按下面公式計(jì)算:
Ce = 4.40+l/3Si—0.054Cr ； 式中:CE為共晶點(diǎn)的碳含量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)％ )； Si為材料中硅的含量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)％ )； Cr為材料中鉻的含量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)％ )。
【文檔編號(hào)】C22C37/06GK104174818SQ201410356830
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】汪德發(fā) 申請人:寧國市開源電力耐磨材料有限公司