Mn合金化在高牌號(hào)鑄態(tài)球墨鑄鐵中的生產(chǎn)實(shí)踐

占多產(chǎn) 陳國(guó)香

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)的加劇，對(duì)汽車鑄件的綜合機(jī)械性能及性價(jià)比的要求越來(lái)越高，因此高牌號(hào)鑄態(tài)球墨鑄鐵的生產(chǎn)應(yīng)用研究，對(duì)提升產(chǎn)品質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力具有十分積極的意義。

本研究從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，通過(guò)控制鑄件的化學(xué)成分，強(qiáng)化孕育，尤其是調(diào)整Mn元素的合金化加入量，獲得鑄態(tài)珠光體一鐵素體混合基體高牌號(hào)球墨鑄鐵，在降低企業(yè)鑄件生產(chǎn)成本的同時(shí)，顯著提高鑄件的產(chǎn)品質(zhì)量，并在全順單胎輪轂的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)得到驗(yàn)證。

1錳在球墨鑄鐵中作用

錳能阻礙滲碳體和鐵素體的分解，在球鐵中由于錳很少與硫結(jié)合，而主要起穩(wěn)定珠光體和碳化物的作用，可使鑄態(tài)下珠光體增加并細(xì)化。錳還可固溶于鐵素體，起強(qiáng)化鐵素體的作用。因此，在鑄態(tài)高牌號(hào)球墨鑄鐵件的生產(chǎn)實(shí)踐中，對(duì)錳的加入量控制顯得十分重要，一般工藝上控制在0.4％～0.6％，并普遍認(rèn)為過(guò)高的錳含量在球鐵中偏析嚴(yán)重，會(huì)降低鑄件的沖擊韌性。本研究突破傳統(tǒng)球鐵生產(chǎn)中對(duì)錳加入量的局限，采用提高錳加入量，獲得綜合機(jī)械性能符合要求的鑄態(tài)高牌號(hào)球墨鑄鐵。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1試驗(yàn)結(jié)果

錳加入量的變化對(duì)球鐵試樣力學(xué)性能和金相組織的影響如表1所示。從表1中試樣C11、C12、D11可以看出，錳量從0.48％增加到1.2％，強(qiáng)度從473MPa提高到738MPa，硬度從HB170增加到HB240，而延伸率從21.86％下降到5.3％。

因此在提高碳量，保證球化，加大孕育的情況下，錳量在0.7——0.9％范圍可生產(chǎn)QT500—10、QT550-7，錳量在0.9——1.1％范圍可生產(chǎn)QT600-5、QT700-3。

表1 Mn加入量的變化對(duì)機(jī)械性能的影響

2.2試驗(yàn)結(jié)果分析

鐵水經(jīng)球化處理，球鐵中的錳主要起合金化作用，穩(wěn)定和細(xì)化珠光體。錳溶于鐵素體中提高了強(qiáng)度硬度，并降低了塑性韌性，其中F11雖然錳量較低，而強(qiáng)度卻為695MPa,延伸率為6.9％，這可能與含碳量偏低，過(guò)冷傾向較大，珠光體量較多，鐵素體較少有關(guān)。

錳同時(shí)又是碳化物形成元素，在球鐵有嚴(yán)重偏析傾向晶界上的錳量比晶內(nèi)高3-4倍，使晶界處形成珠光體，嚴(yán)重時(shí)形成碳化物，導(dǎo)致球鐵的塑性韌性降低，因此對(duì)于薄壁((6mm)或厚壁(>150mm)的球鐵件都應(yīng)選用低錳(0.2—0.4％)的成分，而對(duì)于珠光體球鐵，錳可選在(0.4—0.6％)范圍或(0.6—0.8％)范圍。

我們認(rèn)為，在不出現(xiàn)晶界碳化物的基礎(chǔ)上，在加工性能較好不出現(xiàn)加工硬點(diǎn)的條件下，提高碳量加強(qiáng)孕育，適當(dāng)擴(kuò)大錳量，對(duì)降低球鐵生產(chǎn)成本是有利的。為此對(duì)部分階梯試塊進(jìn)行了硬度測(cè)定，從表硬度值看，各階梯面的硬度差較小((35)，最小者為含錳量為1.1％的階梯試塊，其硬度差為HB23，而對(duì)含錳量為1.2％的E12晶界和晶內(nèi)的顯微硬度為HV113。

3結(jié)論

(1)對(duì)Y塊試樣和輪轂進(jìn)行硬度檢測(cè)，各截面硬度差小于HB40，硬度分布均勻；硬度值低于國(guó)際相應(yīng)牌號(hào)的硬度，切削加工性能良好。

(2)鑄態(tài)球鐵生產(chǎn)中，在原、輔材料質(zhì)量穩(wěn)定、質(zhì)量好的條件下不需要過(guò)分地限制錳合金的加入量。在我們的試驗(yàn)條件下，錳量增加，強(qiáng)度、硬度有較大幅度增加，塑性值下降；但仍在國(guó)標(biāo)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的塑性指標(biāo)范圍內(nèi)。

(3)合理調(diào)整生鐵和廢鋼配比，利用電爐熔煉，可進(jìn)一步提高球鐵綜合性能，可放寬錳加入量的限制范圍。