球墨铸铁管和铁素体,最 后形成以铁素体为主的基体组 织。34影响铸铁铸态组 织的因素铸铁的性能特別是力学性能与金梋组 织直接相关,而共昰凝固旳石墨化及共析转变的珠光体转变是铸铁金梋组 织关键环节。因此通常生产环节中影响铸铁凝固过程的工艺因素将直接影晌铸态组 织构成进而影晌铸铁的性能。341冷却速度当化学成分选定后,改变铸铁共晶阶段的冷却速度,可在较大范围改变铸铁铸态组 织(灰口铁或白口铁)。如前所述,共析转变使的冷却速度将决定铸态组 织的基体可从极细的珠光体、粗片珠光体、珠光体加铁素体到全部铁素体。生产中的实际意乂是铸件的壁厚变化与铸铁的冷却速度变化相对应:铸件越厚,冷却速度越慢,铸铁将在厚壁处岀现粗大石墨,共析转变则有析岀铁素体倾向;铸件壁厚变薄,冷却速度増加,易形成细小石墨,共析转变时多呈现析出珠光体倾向;铸件变薄到一定程度,铸铁冷却速度过大,会出现过冷石墨(D型石墨),共析转变时将伴生大量铁素体出现,造成铸铁强度、硬度下降;继续减薄壁厚,将迸λ亚稳定系凝固而岀现共渗碳体,形成白口铸铁。 球墨铸铁管温度硏究表明,铸铁铁液中碳和硅的氧化特性对于铁液的均匀化、结贔形核箓件的控制、元素的氧化煷损以及酸性耐火炉衬的溶蚀等均有决定性意义。铸铁铁液中各合金元素与氧的反应程度与相关氧化反应自由焓和温度直接相关,从图38中可以看出,№g、A、S、Mn、C对氧的亲和力均比Fe大得多。C氧化反应自由焓与温度的关系与众不同,是随着温度的提升而减低,导致与其他元素的自由焓线”相交,此交点即相应元素氧化能力的转化点,即在此转化点附近,一个元素的氧化反应由另一个元素的氧化(自由焓更低者)来替代温度对于铸铁液中的碳和硅之间的反应有很重要的影响。图3-8给出的自由焓是对纯物质而言,考虑到铁液中合金元素以溶解状态存在,需要在定量分析中考虑采用活度。即使这样,在有效的温度范围内,碳和硅即使浓度较低,它们对氧的亲和力仍然比铁大得多。对于铸铁铁液而言,理论上的平衡温度为1380~1400°C,与比较大的含氧量的温度范围是1450~1490℃相比,过热温度为70~90°C。图39表示在只ω=0.1MPa以及在不同温度条件下碳和硅的平衡浓度,此与考虑铁液中相应不同碳、硅活度(浓度)时碳氧化及硅氧化反应自由焓线”交叉点所得结果相同。现有的氧化物核 心结晶理论指出,石墨的析出尤其需要外来晶核的帮助,当铁液中含有氧和硅铁、硅钙等孕育剂时,可形成外来核 心而有利于形成A型细化石墨组 织。 因此为了获得良好的铸铁组 织结构和力学性能,铸铁熔炼时将铁液适当过热至具有比较大的含氧量即过热约80C是特别有利的。但是应该注意的是,过高的过热温度有导致含氧量急剧衰减的危险,使孕育效果减退,白口倾向增大。同时过热不仅仅需要考虑温度的高低,还必须注重考虑过热时间的长短球墨铸铁管道是采用不同于传统铸造工艺生产的一种新型铸铁管材,铸造时在铁水中加入了少量的镁,改变了铸铁中的片状石墨结构,使其转变成球状从而克服了片状石墨对铁基体连续性的阻止作用,具有卓 越的可延性、柔韧性和抗冲击性。离心铸造工艺所产生的40~50g的离心力使得铁水中的杂质和气体充分排出,从而使管壁更加密实(密度达到7050kg/m3),球墨铸铁管的机械性能与10号钢管的机械性能几乎相似,其强度远高于灰铁管。在保证国标公差壁厚可靠性与安全性的前提下,比原灰铁管壁厚减薄,单位重量减轻,原来生产两根灰铁管的铁水可生产三根球墨铸铁管道,降低了管道成本,节约了国家铁资源,取得了良好的社会效益。
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