稀土球化剂和硅铁孕育剂对石墨生核和生长作用的试验研究

本文研究了稀土金属及其合金、硅铁合金在工业铁水中的扩散过程.试验证实,只加入稀土元素不能获得圆整的球状石墨,但,如再加入一定浓度的硅就对球状石墨的生核和生长产生显著的作用.     

对球墨铸铁孕育与球化机理的探讨

本文应用前人有关实验结果与化学热力学数据、键参数函数探讨了球墨铸铁孕育与球化机理,得出了一些重要的结论:非石墨材料孕育剂的孕育过程,实质上是通过孕育剂的各种成分与铸造铁水中已溶解的碳发生高温下的物理化学作用,而使石墨析出的过程;在孕育剂的作用下,石墨形核过程既包含有均质自发形核,也包含有外来杂质的非自发形核;石墨球化是由于铁水中部分过饱和、高活度的碳形成具有较大比表面能、不稳定、高分散度的乳浊液所致.这些结论在一定程度上能较好地与生产实际相吻合.     

蠕墨铸铁中各种石墨形貌分析及其形成原因的探讨

作者用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了经化学深腐蚀和热氧化腐蚀的试样,研究了经不同蠕化剂处理但蠕化率相近的蠕铁以及用同一种蠕化剂(RE-Mg·Ti)处理但蠕化率不同的铸铁中各类石墨的形貌。结果表明,各种石墨形貌之间有内在联系。随着蠕虫状石墨含量的减少,蠕虫状石墨逐渐由卷筒状转变为层迭形和螺旋形而球状石墨则逐渐由蟹形转变为开花形、花瓣形和圆整球形。作者还用扫描电镜和X射线能量色谱仪研完了蠕虫状石墨铸铁内Mg、Ce、Ca、Al、Ti、S、Si等元素的分布: 根据实验结果和近代结晶理论作者提出,石墨晶体的各向异性和石墨——铁水界面的不稳定性是探讨各种石墨生长机理必须考虑的问题。     

电磁场对铸铁石墨生长的影响

设计了交替换向的行波磁场,研究在铸铁凝固过程中,施加换向行波电磁场产生的脉冲作用对铸铁石墨生长及其凝固组织的影响·结果表明:在脉冲电磁场的作用下,灰铸铁凝固组织中奥氏体枝晶数量明显减少,石墨粗化;球化处理后,凝固组织中球状石墨数量减少,蠕虫状石墨增多,蠕化率显著提高,为稳定蠕墨铸铁的蠕化率提出一个新途径·讨论了电磁场对石墨生长影响的机理,认为脉冲磁场的电磁搅拌作用和感生电流的热效应破坏了石墨核心周围奥氏体壳的稳定性,促进石墨的分枝生长,形成蠕虫状石墨·只有在残留镁量和残留稀土量足够或残留量较高时,脉冲磁场的干扰能够稳定蠕化率;蠕化剂加入量不足时,磁场干扰只能促进形成片状石墨,不能形成蠕虫状石墨...     

镧钇稀土元素对镍铁型铸铁焊缝石墨化的影响

在试验的基础上,探讨了镧基轻稀土、钇基重稀土对镍铁型铸铁焊缝的石墨化石墨形态的影响。结果显示,镧具有较强的石墨化效果,能减少或消除焊缝组织中的晶间共晶组织,所获得焊缝硬度较低;钇基重稀土具较弱的石墨化效果和较强的石墨球化效果,所获石墨球细小均匀,但易形成晶间共晶组织,使焊缝硬度增高。用气泡理论对实际结果进行了较好的解释。     

铸铁中各形态石墨间的相互转变

采用定向凝固方法,并借助金相显微镜和扫描电镜等手段,研究了铈含量的变化对铸铁中各形态石墨间相互转变的影响。发现:在控制界面推进速度不变的条件下,随铈含量的增加,可从片状石墨依次向过冷石墨、蠕墨、枝晶间石墨、球缺状石墨连续转变,这种转变是逐渐进行的。与文献[1]的结论相结合,可以得出:球墨、蠕墨、片墨之间的转变是可逆的。此外,还发现在铈含量高的情况下,石墨与奥氏体仍可进行密合共晶生长。     

大断面球铁石墨变态影响因素的研究

本试验采用热分析法模拟大断面球铁的凝固过程。对球化剂用量,碳硅含量、硅铁孕育量等影响石墨形态的几个主要因素进行了正交试验。结果表明,球化剂用量和碳含量是影响石墨形态的最显著因素。进一步的验证试验使相当于φ200mm 砂型铸件凝固速度的模拟试样,获得了良好的球化效果。依据本试验所得数据,绘制出一球化剂用量与碳当量的组织图。组织图明确显示了球化与墨化因素的交互作用规律。依据组织图,可对大断面球铁中各种类型变态石墨的成因、以及解决措施获得清晰的认识。本试验还证明,铈组轻稀土合金对大断面球铁件也是有效的球化剂。     

Na变质对Zn—27Al—Si合金组织性能的影响

通过试验和分析，发现Na对Zn-Al-Si合金中硅晶体的变质机理是Na吸附在硅晶体的生长方式，改变了硅晶产生大量分枝，而不影响硅的形核，试验结果还表明硅相由板块状变为球状后，合金的机械性能有显著提高。     

浇杯孕育295球墨铸铁曲轴的组识特点和机械性能

前言在球墨铸铁中,降低含硅量可以提高常温冲击韧性和降低脆性转化温度,这一规律早已被人们所共知[1][2]。同时近年来对石墨球的尺寸的控制亦逐渐引起人们的注意,因为它无论对球铁的静强度性能及疲劳性能都有一定的影响[3]。但是在国内球墨铸铁的实际生产条件下,作为球化剂的稀土合金或稀土镁合金中皆含有较高的硅,尤其是大多数工厂为了消除铸态组织中的自由渗碳体,一般皆采用大剂量孕育或多次孕育工艺,因此使铁水的最终含硅量大多在2.5%左右或更高。所以生产球铁的工厂都对原料生铁提出了低硅的要求。至于列石墨球尺寸的控制以及它对球铁机械性能的影响,则尚注意得较少。     

Ni基合金-石墨自润滑材料的熔炼组织及性能

采用熔炼法制备了Ni-4.2%A1-3.5%C高温自润滑材料.结果表明,石墨在合金基体中呈高密度均匀分布;Al不仅是强化合金基体的元素,而且对结晶中的石墨有一定的球化作用,Al与氧结合成渣降低了氧在石墨表面的吸附;稀土镁球化剂对Ni-4.2%Al-3.5%C合金中的石墨生长具有更有效的球化作用,其孕育形核的作用也十分显著.石墨经球化处理后,材料的冲击韧性得到提高;该合金与45#退火钢及GCr15轴承钢在干摩擦磨损条件下,摩擦系数保持在0.12和0.15的较低水平.     

不同蠕化率蠕墨铸铁的一次结晶过程

本文应用微分热分析液淬法研究了不同蠕化率蠕铁的一次结晶过程。结果表明:不同蠕化率的蠕铁中,蠕虫状石墨均主要起源于球状石墨颗粒,而其共晶凝固模式存在差别,随着蠕化率的降低,蠕铁的共晶模式由接近共生生长转变为接近分离生长。     

铸铁中各种石墨间的连续转变

采用定向凝固液淬方法,并借助于金相显微镜和扫描电镜等手段,研究了铈含量的变化对铸铁中各种石墨间连续转变的影响。结果发现:在控制界面推进速度不变的条件下,随铈含量的增加,可以从片状石墨依次向过冷石墨、蠕墨、枝晶间石墨、球缺状石墨连续转变,而且这种转变是可逆的。     

球墨铸铁石墨形态及其分布对性能的影响研究

采用3种不同球化工艺制备成分相当的球墨铸铁试样,考察不同试样球状石墨形态、分布和性能,利用神经网络计算,建立石墨组织结构与性能的模型,揭示石墨组织结构不同参数对其性能影响的权重比率。研究结果表明3组不同球化工艺球状石墨直径分布均呈近正态分布。传统的QT-CFM工艺,石墨球化率最低,石墨直径较大,分布不均匀,其低温冲击性能差;QT-CWM工艺制备的石墨球硬度和强度有小幅度下降,但其低温冲击韧性有大幅度地提高。QT-TCM工艺石墨结构参数以及性能介于QT-CFM工艺和QT-CWM工艺之间。神经网络计算模型表明:球化率对性能的影响的权重比率最大,其次为石墨球的直径分布和石墨数量,再次为石墨球的平均直径。     

稀土—镁球墨铸铁中石墨球化类型对机械性能的影响

一、前言多年来球墨铸铁被用来制造一系列承受交变载荷的零件。随着我国国防、机械、冶金、矿山、石油等工业,特别是农业机械的迅速发展,从而对球墨铸铁这一新型结构材料的质量和数量提出了更高更多的要求。目前结合我国资源特点的稀土——镁球墨铸铁的生产已在全国范围内得到了很大的发展。在稀土——镁球墨铸铁的生产过程中,由于采用了稀土——镁中间合金作为球化剂,使石墨形态发生了变化,圆整度下降,在金相试片中经常观察到球状、团状及团片状石墨,即石墨较难以单一的球状存在,往往是几种石墨形态同时出现。已经实验测定稀土——镁球墨铸铁中团状石墨对静载下机械性能的影响并不象镁球墨铸铁那样大。石墨球化类型是评定稀土——镁球墨铸铁质量标准中的关键部分之一,如何正确地划分石墨球化类型,特别是球状、团状石墨显得极为重要。     

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。     

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。     

灰铁件表面层石墨球化工艺的比较与选择

使用稀土基涂料和稀土镁基涂料实现了灰铸铁件表面层石墨的球化, 在原铁水不同的碳当量和含硫量的情况下, 分析和比较了使用不同涂料处理的灰铸铁表面层的石墨形态和基体组织的变化规律, 以及结晶凝固冷却曲线.     

高碳球铁石墨漂浮机理的探讨

利用高炉铁水直接生产球铁铸件可大大节约能源,降低生产成本,但高炉铁水的碳当量一般比冲天炉铁水高得多,直接铸造容易出现石墨漂浮缺陷,因此,试验探讨石墨漂浮机理并寻求其克服方法是高炉铁水直接利用的关键,为此,我们在绍兴矿冶厂进行了有关试验。试验直接引取高炉铁水(CE≥4.5％),经球化处理后以砂型浇注直立的圆柱形试件Ⅰ     

稀土铸铁液相中石墨形态的研究

用等温液淬方法,研究了稀土蠕墨铸铁中初晶石墨的生长及其对共晶凝固的影响,并将其与同材料熔制的它种铸铁液淬结果进行比较。结果表明,初晶石墨多呈球状,它们随生长环境变化,可作为蠕虫状石墨(CG)、球墨(SG)的核心,共晶期间,CG 具有不同形式的结晶前和结构,似乎不受初晶的影响。     

球化剂对球墨铸铁组织和性能的影响

采用H:0.3%NiMg+1.2%ReMg和T:1.2%Re Mg两组球化剂对铁液进行球化处理,研究两种球化剂对所制备球铁组织和性能的影响。结果表明:H型球化剂对应的组织为球状石墨+珠光体,T型球化剂对应的组织为球状石墨+铁素体基体组织。T球化剂球化的球铁件硬度值和抗拉强度高于H球化剂球化的球铁件,H球化剂球铁试样的冲击韧度大于T球化剂,拉伸断口微观形貌为具有河流花样的解理断口。