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耐热铸铁技术的选择与发展 0 u3000eb60-65耐热铸铁件的修订 耐热铸铁是行业中广泛使用的专用铸铁。1961年我国的《GO 106-61耐热铸铁件技术条件》首先对耐热铸铁提出了技术要求。1965年,以《ГОСТ7769-55》和《GO 106-61》为基础制定了一机部标准《JB640-65耐热铸铁件分类及技术条件》。1980年机械部下达修订《JB640-65》的任务,确定以《ГОСТ7769-75》并结合我国实际情况,修订为《GB9437-88耐热铸铁件》国家标准,1999年修订为《GB/T9437-1999耐热铸铁件》国家标准,使用范围推广到机械、冶金、石油、化工和轻工等部门。 下面探讨目前国内耐热铸铁的生产、特性、选择和使用方法,以及存在的问题及发展趋势。 1 按预热温度选择铸造工艺 耐热铸铁的特征参数很多,如:抗生长、抗氧化、抗热冲击、抗高温……,设计者选择时往往不知所措。正确的方法是,首先按耐热温度选择(如表1),然后再考虑室温和高温承载能力,最后才是制造方便、铸造性能好、成本低、资源丰富……。 耐热铸铁的实际工况很恶劣,而且各工况又不尽相同,所以实际上耐热铸铁的耐热温度根据工况不同而有分散性,选择时要选温差范围小的(如图1)。 2 高温机械性能 考虑耐热铸铁的质量,以中频炉生产最佳(如表2)。验收时,考虑试样加工的困难。可以按表3的顺序验收。 耐热铸铁的化学成分是检验指标,其中合金元素是必检项目,其它元素作配料参考。 耐热铸铁的室温机械性能除RQTA14Si4、RQTA15Si5、RTCr16和RQTA122之外,是必检项目,此4种材料硬度很高,加工困难,应与需方协商解决。 耐热铸铁的高温性能,一般不做,大量定货,可不定期检测。 耐热铸铁的金相组织,主要考核球化率,其它组织不是必检项目,RTSi5要控制珠光体含量。 3 中国的抗热铁设备 3.1 耐热硅铁rtsi5、rtsi4、rtsi5和rtsi4mo 1 u2004铸造性能随cr 此种材料是历史最悠久的一种片状石墨中硅铸铁,随含硅量的增加室温机械性能下降,含Si>6.5 %时急剧下降。但碳、硅总量是个恒值,如果Si高,则C就会排出,这一点要特别注意。RTSi5中加入0.5 %～1.0 %Cr时,将使铸铁石墨细化和基体致密,改善耐热性能,对铸铁有利,同时也可提高铸铁强度70 %～80 %,而铸造性能几乎不变。当含Cr>1.0 %时,强烈恶化铸造性能。 当加入1.5 %Cr时,铸铁的耐热性有些改善,当加入2.0 %～2.5 %Cr时,增加薄壁件形成裂纹的倾向,当加入5 %以上的Cr时,铸铁具有碳化物相,最强烈的改善耐热性,当加入17 %Cr时,铸铁的耐热性几乎提高10～15倍,加Cr以后,虽然总的趋势是提高了室温和高温强度,但铸铁却变得脆和硬(加入5 %Cr时,HB=315;加入17 %Cr时,HB=555),不能机械加工。 加Ni和Cu的影响,与加Cr相同,加入量不大时(0.5 %～2.5 %),具有很好的耐热性,且明显改善加工性能。加入3 %以下Mn时,本质上不影响铸铁的耐热性,但提高强度性能,硬度增加到HB=285～300,基本上不影响机械加工性能,当加入4.5 %～6.0 %Mn时,可提高一些耐热性,但开始出现马氏体,使机加困难,并恶化铸造性能。加2 %～4 %Al,流动性提高,加入>4% Al时,铸件易生成石墨泡疏松,降低球铁的机械性能。 2 硅球铁金相组织与性能的关系 RQTSi4和RQTSi5的强度和塑性都比RTSi5大,室温强度是RTSi5的2.6～4.6倍;700～800℃的高温强度是RTSi5铸铁的1.6～1.8倍。球墨的存在,能充分利用基体的塑性,800 ℃中RQTSi4的δ5≥7 %,RTSi5的δ5却为2.3 %。 中硅球铁化学成分和机械性能的关系,如下: RQTSi4(83炉次): σb=39.44-3.74C+6.86Si+0.21Mn-56.18S+21.05Xt+74.36Mg RQTSi5(114炉次): σb=127.04-2.71C-9.12Si-26.86Mn-147.57Xt+174.93Mg 中硅球铁金相组织与性能的关系,如下: RQTSi4(75块试样):当珠光体为0时, 球化率:Ds为89 %～55 %,室温σb为63～50(N/mm2); 球化率:Ds为78 %～55 %,氧化速度为0.6537～0.7076(g/m2h); 球化率:Ds为78 %～55 %,高温σb为58～60(N/mm2); 球化率:Ds为78 %～55 %,生长率为0.037 %～0.071 % 由此可知Ds对室温σb影响较大,对抗生长和抗氧化略有影响;对高温σb没有影响,只要球化率不是太低,对高温性能的影响不显著。 当球化率Ds为6