理论教育 禁忌|如何生产白心可锻铸铁?

禁忌|如何生产白心可锻铸铁?

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:按我国国家标准GB/T 9440—1988规定的白心可锻铸铁的牌号和力学性能,见表3-37。铁液化学成分的波动,对白心可锻铸铁的力学性能不会产生多大的影响。如今,可控气氛气体脱碳法已为工业发达国家生产白心可锻铸铁所广泛采用,但对退火炉、供气系统及其控制要求较高,投资较大。

禁忌|如何生产白心可锻铸铁?

(1)白心可锻铸铁在我国尚无工业规模化生产,国外流行用于焊接管件。为便于选用,不可不知其力学性能及我国制定的牌号 将白口铸铁坯件进行氧化脱碳退火,获得的断口呈白色的可锻铸铁,称为白心可锻铸铁。其表层为低碳钢组织,焊接性能优良,国外流行用于需施焊的管路连接件。按我国国家标准GB/T 9440—1988规定的白心可锻铸铁的牌号和力学性能,见表3-37。

(2)生产白心可锻铸铁时,对其化学成分的要求可不必像石墨化可锻铸铁那样严格 就白心可锻铸铁而言,脱碳过程是至关重要的,元素对脱碳速度的影响远比对石墨化的影响为小,脱碳过程需有更高的退火温度和冗长的时间来保证,无需像石墨化可锻铸铁那样依赖于硅量。因此,与石墨化可锻铸铁相比,白心可锻铸铁对化学成分的要求较宽,常用的化学成分为:w(C)=2.8%~3.4%、w(Si)=0.4%~1.1%、w(Mn)=0.4%~0.7%、w(P)<0.2%、w(S)<0.2%,而表3-38为采用不同熔炼设备和不同生产厂所制定的白心可锻铸铁化学成分示例,即具有高碳、低硅、宽硫的特点。铁液化学成分的波动,对白心可锻铸铁的力学性能不会产生多大的影响。

表3-37 白心可锻铸铁的牌号及力学性能(GB/T 9440—1988)

978-7-111-31126-3-Chapter03-76.jpg

注:1.白心可锻铸铁试样直径,由需方和供方按铸件壁厚尺寸双方协议。

2.如果采用正确的工艺,所有牌号的白心可锻铸铁均可焊接。

3.KTB380—12适用于强度有特殊要求和焊接后不需进行热处理的零件。

表3-38 白心可锻铸铁化学成分举例(%)

978-7-111-31126-3-Chapter03-77.jpg

(3)白心可锻铸铁的脱碳退火不可缺氧化性气氛 白口坯件要转变成白心可锻铸铁件,达到铸件主要基体组织为:“其外缘为铁素体而无石墨,由表层向内,则退火碳石墨逐渐增加,珠光体量也逐渐增加”。通常,6mm以下的薄壁件,外层为铁素体,心部有珠光体,没有石墨;壁厚6~15mm的铸件,外层为铁素体,心部有珠光体并有石墨,有时甚至还残余着少量的渗碳体。因此必须采取措施除去退火过程中高温时Fe3C分解出来的碳,为此,只能造成氧化性气氛,让炉气中的氧与炽热的白口坯件表面的碳反应生成CO2、CO气体。也就是为了达到脱碳的目的,决不可缺氧化性气氛。可以说,白心可锻铸铁的脱碳过程实质是一个氧化过程,其基本反应,是炉气中的氧与炽热的白口坯件表面的Fe3C分解出的碳反应生成CO2:C+O2=CO2

高温下部分CO2与白口坯件表面的碳进一步反应,CO2被还原,白口坯件进一步脱碳,一定条件下达到平衡:C+CO2=2CO

通过供氧源使炉气及铸件周围的一氧化碳氧化成二氧化碳,从而保证脱碳过程中二氧化碳的供应,使脱碳反应不断地进行下去。供氧源:采用矿石脱碳法时为Fe2O3、FeO;采用气体脱碳法时为O2水蒸气。其反应式为:

矿石脱碳法时:

CO+FeO=CO2+Fe

CO+Fe2O3=CO2+2FeO

气体脱碳法时:

2CO+O2=2CO2(www.daowen.com)

CO+H2O=CO2+H2

供氧应适量,太少,脱碳缓慢;过多,则会使铸件氧化,严重时易在铸件表面出现起壳掉皮。

(4)生产白心可锻铸铁时,不可忽视所采用的退火工艺,其退火温度不宜低,退火时间不可太短 白心可锻铸铁的白口坯件退火,有固体脱碳法和气体脱碳法。

1)固体脱碳法:固体脱碳法必须采用退火箱,这是一种老式退火方法,能耗大、退火周期长、铸件表面容易粘附脱碳剂,仅在少量生产时使用。它是将白口坯件和作为脱碳剂的氧化铁[赤铁矿、轧钢或锻钢的鳞屑(氧化铁皮)]一起装入退火箱,在炉中加热到比铁素体(黑心)可锻铸铁第一阶段石墨化更高的温度(如980~1050℃),并进行长时间的保温(高温阶段保温40~70h),以使铸件发生从表面向中心的逐层脱碳过程,从而使铸件韧化。所用脱碳剂要求Fe2O3的质量分数高、杂质少、S<0.2%、粒度一般为3~9mm,厚壁件可用9~12mm。脱碳剂可复用,新、旧脱碳剂的比例为1∶2~5。装箱时,脱碳剂与铸件分层装箱,脱碳剂占铸件重的70%~120%,退火箱使用高铬钢制成,并严加密封。

2)气体脱碳法:气体脱碳法主要是通过控制和调节炉内气氛以达到脱碳的目的,退火时不需要退火箱。由于气氛可动态地控制在最佳状态,因而既节约能源,又保证了可锻铸铁的质量。如今,可控气氛气体脱碳法已为工业发达国家生产白心可锻铸铁所广泛采用,但对退火炉、供气系统及其控制要求较高,投资较大。采用此法时:

①炉内气相组成:气体脱碳法气相组成实例见表3-39。

②空气和水蒸气的送入:采用箱式炉时,根据铸件质量、白口坯件碳含量和铸件欲达到的碳含量,把一定量空气通过温度为90℃左右的水槽,将饱和水蒸气带入炉内。可通过调节水槽水温来调节水蒸气浓度。

采用连续式退火炉时,根据单位时间白口坯件装入量,相应将一定量空气和水蒸气送入炉内。

③各种壁厚白心可锻铸铁的退火温度和时间:一般选择1000~1050℃的脱碳退火温度,厚壁件选上限。退火时间实例见表3-40。

④残余碳含量:白心可锻铸铁经脱碳退火后,碳含量有大幅度的降低,其残余碳含量主要与铸件壁厚有关,铸件壁越厚则残余碳含量越高(见表3-41)。

表3-39 气体脱碳法气相的组成实例

978-7-111-31126-3-Chapter03-78.jpg

表3-40 各种壁厚白心可锻铸铁气体脱碳退火时间实例

978-7-111-31126-3-Chapter03-79.jpg

表3-41 白心可锻铸铁中残余碳含量与铸件壁厚的关系

978-7-111-31126-3-Chapter03-80.jpg

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈