稀土对大断面球墨铸铁中碎块形石墨形成影响的研究

本文用模拟实验与生产性实验相结合的方法研究了轻、重烯土对大断面球墨铸铁中碎块形石墨形成的影响规律。结果表明:当稀土超过某临界量后,促使碎块形石墨产生,且稀土含量越高越严重。在实验条件下,轻稀土的临界含量约为0.006％左右,重稀土约为0.018％左右。用模拟试样液淬方法观察到碎块形石墨是在共晶凝固的中、后期从残余铁水中长出的,是一种晶间型共晶石墨。微区成份分析表明:稀土易在凝固前沿界面上富集,促使碎块形石墨产生。最后,文中提出了碎块形石墨的生长过程模型。     

稀土变质与液态过热对共晶Al-Si合金凝固组织的影响

采用稀土对共晶成分的 ZL 10 2合金进行变质处理 ,并对经稀土变质的铝合金熔体进行过热处理 ,用显微镜和扫描电镜对处理后的合金组织进行分析研究。试验结果表明 ,在金属型铸造条件下加入质量分数为 0 .4%～ 0 .8%的稀土对共晶Al-Si合金具有良好的变质效果 ,而在 960～ 10 60℃下的过热处理能使 RE变质后的共晶 Al-Si合金中的 Si相进一步细化 ,从而获得良好的凝固组织。     

稀土球化剂在铁水中的球化作用和反石墨化作用

本文研究了稀土在铁水中的球化作用和反石墨化作用,证明了在低硫铁水中稀土和镁具有同样的球化效果。得出镁和稀土在获得同等球化效果时,其临界残留量具有Mg:Re=1:3的当量关系。同时还证明了在试样获得球化1级时,稀土球化剂无论在加入量和残留量方面都有很宽的变化范围。稀土具有比镁更强的反石墨化作用。在薄壁铸件中获得无游离渗碳体和铁素体基体的稀土球铁的关键是高碳过共晶原铁水。搅拌作用可以强化稀土的球化作用。     

稀土氧化渣对铁水质量的影响

在冲天炉熔炼过程中,可能会产生高温和低—氧化碳风压,在此条件下,稀土氧化渣能被石墨还原成稀土.据此原理,把稀土氧化渣加入炉料,借助于还原出来的稀土改善铁水石墨形态,提高铁水质量.实验表明,冲天炉批料中加入5%左右的稀土氧化渣,能使铸铁件的抗拉强度提高20%～30%,R180柴油机机体开裂数量下降3.2%.     

添加铬合金化和复合变质处理对白口铸铁组织性能的影响

在熔炼过程中通过对熔体进行复合变质处理,制备普通白口铸铁和含铬白口铸铁试样及其在相同铸造条件下的变质试样;对试样进行金相显微组织观察、碳化物定量分析和宏观硬度测量,研究添加铬合金化和复合变质处理对普通白口铸铁碳化物类型、形态、分布和性能的影响。研究结果表明,铸铁铬含量较低时,碳化物类型为(Fe,Cr)3C或(Fe,Cr)3C (Cr,Fe)7C3,呈粗大网状结构;经复合变质处理后,碳化物变得孤立、分散,网状结构被消除;随着铬含量增加,碳化物全部转变为(Cr,Fe)7C3,共晶团中碳化物呈菊花状分布,并在共晶团心部附近出现近似六方形的块状(Cr,Fe)7C3碳化物;经复合变质处理后,共晶碳化物变的细小分散、分布均匀,菊花状形态消失,但六方形(Cr,Fe)7C3碳化物仍然存在;白口铸铁经复合变质处理后,其洛氏(HRC)硬度比变质前有明显提高。     

含砷稀土镁球墨铸铁的石墨形态

研究了含砷生铁在电炉熔炼条件下, 加入稀土镁硅铁合金的铸铁中石墨形态特点及砷的分布规律。结果表明, 砷既有干扰石墨球形成, 诱发水草形、松枝形石墨析出的作用,也有使石墨球更加圆整的作用; 石墨形态的变化还与试样尺寸有关     

稀土球化剂的喷射冶金特性

比较了镁和稀土的球化能力及效果。当稀土残留量与镁残留量之比为3:1时,两种球化剂的球化能力相等。原铁水成份为C≥40％,C·E≥57％,稀土处理后,铁水中S≤0.01％,RE≥0.1％时,白口倾向与镁处理结果没有差别。 在100kg铁水包内进行稀土喷射冶金的结果表明,稀土处理脱硫速度快,效率高,脱硫限度接近热力学平衡常数。所得铁水中终硫含量都在0.01％以下,有利于获得良好的球化效果。将硅铁粉与稀土混合喷入可使脱硫、球化和孕育3个过程一次完成,这也是传统方法不具备的特点。     

铸铁石墨结晶的探讨

过去文献中,有的认为共晶石墨是从液态铁水中直接析出长大的。本文通过热力学分析和对共晶铁水,对以 10~6℃/s 的高速冷却条件下制取的试样,进行X光、电子衍射等分析,得出不同于以上结论的看法。认为一方面当过热度不高时,在共晶态的液态铁水中虽已有游离态的石墨短程序存在;但另一方面在石墨结晶过程中 Fe_3C 的分解也是重要的,(即间接石墨化过程),不容忽视。高于临界温度 T_k 时,有利于 Fe_3C 的形成,且Fe_3C 比石墨更稳定;低于 T_k 时则 Fe_3C 不稳定,有自发分解为 Fe 与C的倾向。T_K 受化学成份的影响很大。可以认为,游离的石墨短程序固然是石墨结晶的核心,但在石墨长大的过程中,由于 Fe_3C 的分解而提供的碳也起很大作用。     

稀土球墨铸铁中各种石墨形态形成的条件及机理

本文在大量实验的基础上,分析用铈、镧处理工业铁水得到的各种石墨形态,初步查明了铈、镧对石墨的球化能力和孕育硅对石墨的球化作用。实验指出:工业铁水中加入球化元素是形成球状石墨的必要条件,而充分条件是加入球化剂和孕育剂,孕育硅有促进石墨球化的能力。 文中提出:石墨微晶(0001)面螺旋生长和(1012)或(1013)面事晶分枝是球状石墨的生长模式。初生球状石墨的变异是孪晶分枝发展的结果,共晶结晶时,球状石墨的变异与石墨结晶的前沿条件有关。     

强磁场对Al-12.6%Si合金变质效果影响

研究了强磁场对共晶铝硅合金变质效果的影响．对共晶Al—12．6％Si合金进行Na盐变质处理,发现施加强磁场的条件下,在变质剂反应温度下保温20min,共晶硅细化,并呈现一定程度的粒状化,其变质效果明显优于不施加强磁场．760℃下延长保温时间至40min,未施加强磁场条件下的试样出现严重的变质衰退现象,施加强磁场的试样变质衰退现象相对教轻．在施加强磁场条件下,即使保温40min,其变质效果也优于不施加强磁场时保温20min时的,即强磁场具有一定的延长变质有效时间的作用．分析认为强磁场抑制对流是其中的原因之一．     

直流直接电阻法炉前快速测量铁水碳当量及共晶团数量

本文利用凝固期间比电阻快速测量灰铸铁碳当量及共晶团数目。采用4-极直流法测量比电阻。采取以下措施减小热电势效应:①电位端的成份与待测铁水接近;②加大电位端尺寸。灰铸铁化学成份变化范围:3.7～4.8％CE,2.9～3.9％C,1.4～3.2％Si,0.3～0.9％Mn。浇注后,铁水比电阻下降,凝固期间比电阻则显著增加,凝固完毕后,比电阻缓慢减少。因之,凝固终了时,出现最大的比电阻及最大的比电阻升值。碳当量越低,该升值△ρ_(max)越小,并有下列关系:CE=3.25+0.025△ρ_(max), 碳当量每增加0.1％,△ρ_(max)约增加4.0μΩ·cm。比电阻最大升率或上升角θ也随着碳当量的增加而增加,并具有下述关系:CE=a+bθ,式中a、b为常数。铸铁比电阻最大值越大,则共晶团数目越多,并且两者之间在生产条件下具有线性依属关系。测量过程于浇注后1～3分钟内完成。灰铸铁比电阻受金相显微组织(石墨片及共晶团)及化学成份制约。两种显微组织对比电阻的影响可以这样来看:电子被“挤”到共晶团边界,大部份电流沿石墨片表面及共晶团边界流过,因之,电流通道断面积减少,从而比电阻增加。     

消失模铸造灰铸铁石墨形态的研究

在消失模铸造条件下,文章研究了冷却速度、碳当量、硫质量分数及孕育方法对亚共晶灰铸铁石墨形态的影响.结果表明:当铸铁的碳当量降低时,在铸件的薄壁处极易出现过冷石墨,E型石墨数量增多;通过瞬时孕育,可显著改善石墨形核的条件,控制过冷石墨的形成;灰铸铁中,含硫量对石墨组织也具有很重要的影响,当灰铸铁的含硫量为0.08％～0....     

不同次要相体积分数的亚共晶层-棒转变的多相场模拟

利用KKSO多相场模型,对亚共晶模型合金的层-棒转变过程进行模拟. 结果表明,共晶形态的层-棒转变不是突变而是在一定成分范围内渐变的. 在各向同性界面能条件下,当次要相体积分数远小于1/π时,共晶形态将发生层- -棒转变,该相以棒状形式存在;当次要相体积分数在1/π附近时,层片共晶不完全向棒状共晶转变,且随着次要相体积分数的增大,转变时刻推迟;当次要相的体积分数远大于1/π时,层片状共晶不再向棒状共晶转变. 共晶形态的层-棒转变趋势与初始层片间距有关,模拟结果与实验结果定性一致.     

以RE_2O_3为变质剂生产球墨铸铁的研究

用稀土氧化物渣处理铁水，在１４５０℃下处理２０ｍｉｎ，即可冶炼出稀土含量在０．０１％～０．０４１％范围内、碳当量ＣＥ在３．８３％～４．９３％范围内的球墨铸铁。脱硫反应、稀土氧化物还原反应热力学条件具备，只要搅拌条件良好，都可获得成功。而铁水磷含量应当降低，以确保铸件力学性能     

过共晶铁水漂浮石墨形成机理的研究

本文通过液淬、保护性气氛和真空下凝固实验、吹氧实验及对漂浮石墨的形态与组 成分析．研究了漂浮石墨形成的机理．其结果表明，漂浮石墨是由石墨、铁的颗粒和 铁的氧化物组成的。它不是由过共品铁水整体积中析出的初生石墨聚集、漂浮而成 的．而是在铁水表面生成、氧对漂浮石墨的形成有重要的影响．但在缺氧的铁水自由 表面上仍有漂浮石墨出现．     

铸铁石墨形态的转变及生长动力学

用LMC定向凝固技术研究铸铁石墨形态的控制,探讨了凝固速度、变质、衰退对石墨形态的影响。在一定条件下获得了反映过共晶铸铁凝固速度和变质剂加入量与石墨形态关系的定量数据。对石墨形态连续衰变过程的观察研究,发现了蠕虫状石墨向过冷石墨转变的分界线。这表明石墨生长机制在分界线处发生了突变,在理论分析和实验探索的基础上,本文提出石墨生长模型,认为在一定条件下,石墨形态可以相互转变。在经历球状石墨(?)蠕虫状石墨(?)过冷石墨(?)A 型片状石墨的变迁中,石墨生长机制发生了渐变(?)突变(?)再渐变的过程。其中球状石墨(?)蠕虫状石墨的转变是渐变,蠕虫状石墨(?)过冷石墨的转变是突变,过冷石墨(?)A 型片状石墨的转变是再一次渐变。     

利用图象分析计算机研究稀土系球墨铸铁球化与孕育

本文采用QTM720图象分析计算机、电子探针等测得球化元素残量、孕育硅量和冷却速度与稀土镁、钇基重稀土、稀土硅三种稀土系球铁石墨形态的定量关系.研究了三种球铁在各种条件下石墨形态的统计分布特点及其变化规律;导出了反映石墨形态与其影响因素间关系的二维与三维图象;并探讨了过球化现象、过孕育高硅区开花石墨形成机理以及球化与孕育的关系.     

强磁场对铝硅合金变质效果的影响

为解决Al-Si合金存在的Na变质重熔失效和有效时间短及P变质处理后初晶Si偏聚问题,利用施加强磁场的方法,分别对亚共晶Al-6%Si合金和共晶Al-12.6%Si合金进行Na盐变质处理,对过共晶Al-18%Si合金进行P盐变质处理.结果发现对于亚共晶Al-6%Si合金,施加强磁场的条件下重熔,Na变质没有失效;对于共晶Al-12.6%Si合金,施加强磁场延长了变质有效时间;对于过共晶Al-18%Si合金,施加强磁场使凝固组织中的初晶Si相均匀分布.强磁场有助于改善Al-Si合金的变质效果.     

铸铁的石墨与耐压密闭性的研究

在实验室条件下用各种成分的灰铸铁进行液压试验,结果是厚3—5mm的薄片,虽具有过共晶粗大的石墨组织,也能承受高达400kg/cm~2压力而不渗漏,但一经脱石墨处理,在很低压力下就大量渗漏。通过试验对“石墨渗漏”的传统观点提出了不同的看法:铸铁中石墨本身及石墨与基体界面上是不渗漏的。只有当铸件存在缺陷,并在压力下产生局部破裂时,石墨才通过对强度的削弱而影响渗漏。本文讨论了有关液压件材质的一些问题,并提出适当增加亚共晶铸铁的碳当量以减少缺陷和简化工艺。     

复合变质高铬铸铁

通过添加不同含量的V，RE合金元素，对普通高铬铸铁进行复合变质处理，研究其显微组织，机械性能及抗磨性，得出：经V，RE复合变质的高铬铸铁，可使碳化物转变为弧立的块状，冲击韧性和抗磨性均提高，当含0．255V，0．7％RE时，ak约提高60％，抗磨性约提高二倍。