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高温承压铁素体球墨铸铁生产技术塑料套管络筒机洗车水锁紧垫圈补偿器Frc

发布时间:2024-01-09 10:04:18 阅读: 来源:弯头厂家
高温承压铁素体球墨铸铁生产技术塑料套管络筒机洗车水锁紧垫圈补偿器Frc

高温承压铁素体球墨铸铁生产技术

【提要】本文通过对影响高温承压球墨铸铁铸态性能因素中的化学成份、脱硫、球化、孕育处理等因素进行分析,确定合理的控制工艺,使得在铸态下力学性能完全满足铁素体基体球墨铸铁的要求。

关键词: 高温承压 大断面球铁 铸态铁素体 Mo

一.前言

近年来,长城须崎铸造股份有限公司(简称CSMF)在开发国际市场过程中已成功的为通用公司(GE),日立公司(HITACHI)生产燃气轮机铸件。国内的燃气轮机生产厂家的部件多从从国外进口风衣。经过近几年的研究开发,CSMF生产的燃气轮机壳体铸件从材料到铸造工艺都取得了非常大的进步,尤其是在铸件材料在生产工艺方法上取得了重大突破,也为今后更进一步的开发市场奠定了基础。大中型燃气轮机铸件,规范要求为ASTM-A395(GE/ ASTM标准),即高温承压铁素体球墨铸铁,。此类铸件因断面尺寸大,冷却缓慢,往往导致石墨形状变坏,尺寸变大,数量减少,各种元素偏析严重。部分铸件需要进行加钼(Mo)的合金化处理,因为钼的熔点高,可进一步改善材料在高温条件下的机械性能。加钼的工艺方法在国外通常是采用炉内熔炼法,采用其它方法很难保证铁水中钼的均匀性,而且生产成本高。国外一些公司也曾尝试过用其它加入方法,但都没有成功。为了降低生产成本和简化生产工艺,克服条件所限,经过试验,寻求了一种含钼铁素体球墨铸铁的生产工艺方法,这种工艺主要解决的技术问题特点是:一方面是简化合金化处理工艺,既能保证合金材料均匀的溶于铁水又能降低材料成本。以及如何保证在铸态下获得铁素体基体的球墨铸铁,其次如何在进行合金化处理后满足性能要求。

二.铸件要求及生产难点:

1.铸件的质量要求

燃气轮壳体铸件要求有非常大的承载能力和高的安全可靠性,铸件内外均为曲面,且壁厚差异很大(单件壁厚可从38mm到500mm不等),工作环境恶劣,工作时承载高压、高温、高速的燃气流,对铸件产生热疲劳冲击,并伴有化学腐蚀。结合的法兰及壳体内部均要进行精密加工,并且布满装配定子叶片的“T”形槽、孔,加工面不允许有任何缺库存电子陷,铸件任何部位不允许焊补修理。同时为了提高铸件的高温强度,部分铸件规范要求在达到相同性能的前提下,需进行加Mo合金化处理,这给材料的生产技术又带来了一定的难度。

订货的燃机铸件中,有的需要在内部或结构之间镶铸钢件,并且熔合要绝对可靠但又不可过熔。

2.验收规范

a.规范洗地机要求为ASTM—A395铁素体球墨铸铁,必须带有连体试块供顾客验证。即:σb>418N/mm2、σ0.2>275N/mm2、δ>18%(δMo15%)、HB140~180、基体铁素体>90%。

b.铸件要进行100%尺寸检验。

c.外观检查,磁粉(MT)、超声波(UT)及射线透照(RT)等无损探伤检验。每件RT供货规范为ASTM-F186。

3.生产中的难点

此类铸件因断面厚大冷却缓慢,金属液体凝固时间长,铸件内部很容易产生缩松。

生产铁素体球墨铸铁时,为了获得较高的抗拉强度、屈服强度和延伸率,以往均要进行铁素体化热处理,热处理温度是根据铸态组织中是否我们进行了屡次循环测试存在游离渗碳体或珠光体,而采用℃的高温热处理。但生产成本高,工艺复杂,生产周期长,给生产组织以及交货期带来非常大的困难,这就纪念品要求必须在铸态下获得铁素体基体。因此生产这种材料的难点主要有以下几方面:

a.铸件要进行指定区域的射线探伤,如何解决铸件的内部缩松;

b.如何保证在铸态下获得铁素体基体90%以上;

c.如何使材料有足够的抗拉强度和屈服强度;

d.如何获得足够的延伸率(>18%),在合金化处理后,获得规定的延伸率;

c.采用最优的合金化处理工艺;

三.厚大断面铸态铁素体球墨铸铁件的质量控制技术

1.化学成份的控制

1)C、Si、CE的选择

由于球状石墨对基体的削弱作用很小,故球墨铸铁中石墨数量的多少,对力学性能的影响不显著,当含碳量在3.2%~3.8%范围内变化时,对力学性能无明显的影响。所以过程中确定碳硅含量时,主要考虑保证铸造性能,将碳当量选择在共晶成分左右。具有共晶成分的铁液的流动性能最好,形成集中缩孔的倾向大,铸件组织的致密度高。但碳当量过高时,容易产生石墨漂浮的同时,一定程度上对球化有影响,主要表现在要求的残余包括最大无卡咬负荷PB、烧结负荷PD、综合磨损值ZMZ等3项指标Mg量高。使铸铁中夹杂物的数量增多,降低铸铁性能。

硅球墨铸铁中使铁素体增加的作用比灰铸铁大,所以硅含量的高低,直接影响球墨铸铁基体中的铁素体量。硅在球墨铸铁中对性能的影响很大,主要表现在硅对基体的固溶强化作用的同时,硅能细化石墨,提高石墨球的圆整度。所以球铁中的硅含量的提高,很大程度上提高强度指标,降低韧性。球墨铸铁经过球化处理过的铁液有较大的结晶过冷和形成白口倾向,硅能够减少这种倾向。但是硅量控制过高,大断面球铁中促使碎块状石墨的生成,降低铸件的力学性能。资料显示,球墨铸铁中硅以孕育的方式加入,一定程度上提高性能。

根据上述分析,从改善铸造性能的角度出发,铁水的碳当量选在共晶点附近最好,此时铁水的流动性最好,集中缩孔倾向较大,易于补缩等。但碳当量过高会引起石墨漂浮,石墨漂浮层的厚 '相具有最好强化效果度会随着碳当量的增加而加厚。应当指出,碳当量太高是产生石墨漂浮的主要原因,但不是唯一的原因,铸件大小、壁厚、浇注温度也是一些重要因素,图11是有关资料的统计结果,图中只示意了碳当量、铸件壁厚和石墨漂浮三者的关系。

图中表明碳当量、铸件壁厚和石墨漂浮三者的关系,显然铸件壁薄碳当量可以选择得高一些,不会出现石墨漂浮,相反厚大铸件的碳当量应当选得低些。总之碳当量上限以不出现石墨漂浮为原则,下限以不出现渗碳体,保证完全球化为准,在这样的前提下,应尽可能提高碳当量以便获得致密的铸件。

图2为典型的石墨漂浮

2)锰(Mn)

锰在球墨铸铁中起的作用与灰铸铁不同。灰铸铁中,锰除了强化铁素体和稳定珠光体外,还能减少硫的危害作用。球墨铸铁中,球化元素具有很强的脱硫能力,锰不再具有这种作用。由于锰具有严重的正偏析倾向,往往富集于共晶团晶界处,促使形成晶间碳化物,显著降低球墨铸铁的韧性。对厚大断面球铁来说,锰的偏析倾向更严重。同时锰含量的提高,基体中的珠光体含量提高,所以提高了强度指标的同时,降低韧性。对高韧性球墨铸铁中锰含量控制应更严格。

因此,在原材料可能的情况下Mn越低越好。对与大型铸件锰的控制上限为Mn0.02%时,必须采用脱硫处理。

5)钼: Mo提高了材料的高温强度和常温强度,由于的使用,容易形成一定量的珠光体和碳化物,降低韧性,对于有Mo合金化的球墨铸铁,材料规范要求Mo含量0.3~0.7%控制。

6)镁和稀土的含量

镁是主要的球化元素,稀土具有脱硫,中和反球化元素,对Mg具有保护作用,提高铁水的抗衰退能力。但是稀土元素是碳化物形成元素,因此在保证球化良好的情况下尽可能控制稀土的残留量。Re=0.01~0.04%,Mg=0.03~0.06%时可以保证球化。

根据上述分析计算,最终确定化学成份如下:

C:3..8%;Si:2..7%;Mn:

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