碳化硅孕育预处理在HT275 中的应用

2014-07-11赵超云

铸造设备与工艺 2014年1期

岳海，赵超云

（邵阳维克液压股份有限公司，湖南邵阳 422001）

引进美国VICKERS公司的轴向柱塞泵关键零件材质为HT275，铸件平均壁厚40mm，平均重量8kg，壳型工艺生产，要求铸件A型石墨≥80%，游离渗碳体＜5%，珠光体含量≥95%，材质要求耐压、耐疲劳、综合性能稳定。中频电炉熔炼铁液的形核率低，白口倾向和相对过冷度大，易产生过冷石墨[1]，铸件缩松、缩孔、气孔等缺陷造成废品较多，加工性能不稳定，尤其A型石墨含量，虽然通过控制严格的生产工艺过程，能达到60%～70%之间，仍然达不到≥80%的VICKERS公司标准。我们通过试验用碳化硅对铁液进行孕育预处理，配合必要的工艺控制手段，提高了A型石墨含量，改善了石墨形态和组织均匀性，完全达到了进口铸件的标准。

1 生产过程

1.1 炉料配比

Z18生铁50kg，回炉铁600kg，废钢350kg，75硅铁7kg，65锰铁8kg，增碳剂14kg，增硫剂5kg.

1.2 熔炼与浇注工艺[2]

采用三级孕育，中频炉出铁时用粒度为5mm～10mm的75硅铁随流孕育，加入量为0.45%，转包时用粒度为3mm～5mm的75硅铁孕育，加入量为0.2%，浇注时用40目75硅铁粉随流孕育，加入量为0.05%.铁液出炉温度控制在1480℃～1500℃.铁液孕育后须在12min内浇注完毕，浇注温度控制在1300℃～1360℃.孕育前后分别检查三角试片白口宽度，孕育前控制在7mm～9mm，孕育后控制在1mm～3mm.

1.3 化学成分、力学性能与金相检测

化学成分检查结果见表1，金相检查结果见表2，化学成分（实际生产炉次较多，表中为代表性炉次）和金相图片可以看出试样铸铁力学性能达标，但A型石墨形态不稳定，碳当量较低。铸件有出现缩松、缩孔缺陷的现象，同时加工车间反映加工性能不稳定。为此我们通过加入碳化硅适当提高碳当量，进行了如下的生产试验。

2 工艺改进

2.1 炉料配比

Z18生铁100kg、同牌号回炉铁500kg、废钢400kg、65锰铁4kg、75硅铁4kg、增碳剂12kg、增硫剂5kg、碳化硅8kg，碳化硅含量为85%的冶金级碳化硅。

2.2 熔炼与浇注工艺

碳化硅在坩埚熔融1/3时，加入到坩埚中部，尽量不接触炉壁，然后继续加入炉料熔炼[1]。铁液出炉温度控制在1480℃～1520℃，浇注温度控制在1340℃～1380℃，其他熔炼条件不变。

3 检验与分析

拉伸试样采用单铸试棒，湿型铸造，浇注温度1360℃，不经任何热处理直接加工测定力学性能，对每包铁液进行化学成分分析。对代表铸件的抽样检验和试棒力学性能测试结果见表1，金相（试样从铸件本体取样）检测结果见表2.

表1 化学成分与力学性能

表2 金相检测结果

金相试块从铸件本体取样，没有加入碳化硅与加入碳化硅石墨形态对比如图1～图4.从金相照片可以看出，经过碳化硅孕育预处理的试样，其石墨组织以A型为主，呈小片状且均匀分布，石墨大小为4级，基体组织中珠光体量明显增加且细小，铁素体量减少。没用碳化硅进行孕育预处理的试样，其A型石墨呈粗长片状且分布不均匀，有局部过冷现象存在，石墨大小为2级且周围存在少量E型石墨，基体组织中珠光体量较少且粗大，铁素体量较多。

用碳化硅对铁液做预孕育处理时，同时减少初生奥氏体的过冷度，此时在金相试样中可以观察到短的奥氏体枝晶，消除了E型石墨产生的基础[3]。