中速柴油機(jī)鑄件二次隨流孕育工藝優(yōu)化

（濰柴重機(jī)股份有限公司濱海鑄造廠，山東濰坊261001）

中速柴油機(jī)鑄件二次隨流孕育工藝優(yōu)化

時(shí)曉，許景峰，魯棟，楊淑欣，張敏之

（濰柴重機(jī)股份有限公司濱海鑄造廠，山東濰坊261001）

對(duì)不同重量的鑄件采用二次隨流孕育，并對(duì)其用量進(jìn)行工藝優(yōu)化。結(jié)果表明通過二次隨流孕育，可以改善鑄件金相組織，提升鑄鐵件機(jī)械性能。對(duì)灰鑄鐵件二次隨流孕育工藝具有一定參考價(jià)值。

灰鑄鐵；二次隨流孕育；金相組織；機(jī)械性能

孕育處理是鑄件生產(chǎn)工藝中最重要的環(huán)節(jié)之一[1]。通過沖天爐或中頻電爐直接熔化出的鐵水澆注生產(chǎn)的鑄件性能往往達(dá)不到高牌號(hào)鑄件的質(zhì)量性能要求。通過孕育處理，改變鐵液的凝固條件、過程，改善鑄態(tài)組織，從而提高鑄件的性能。良好的孕育處理可以使鑄件具有良好的金相組織，從而保證鑄件的力學(xué)性能和加工性能。二次隨流孕育處理工藝生產(chǎn)的灰鑄鐵鑄件在金相組織、抗拉強(qiáng)度和性能均勻性均要優(yōu)于一次孕育工藝[2]。我廠中速柴油機(jī)鑄件二次隨流孕育量工藝范圍過大，二次隨流孕育工藝優(yōu)化能夠?qū)⒍坞S流孕育工藝的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮得更好。本文通過對(duì)不同重量鑄件分別進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)二次隨流孕育工藝進(jìn)行優(yōu)化。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)中鑄件1重量為110 kg，材質(zhì)為H T300，鑄件2重量為2 500 kg，材質(zhì)為H T250，其鑄件化學(xué)成分見表1.試驗(yàn)中采用的二次隨流孕育材料為硅鋯隨流孕育劑，其主要指標(biāo)見表2.澆注溫度均為1 380℃～1 400℃.

表1 鑄件化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

表2 隨流孕育劑主要元素（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

對(duì)鑄件1、2分別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)于小型鑄件1，采用3種不同的二次隨流孕育量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），分別為0.05%～0.07%、0.07%～0.09%和0.09%～0.11%.對(duì)于大型鑄件2，采用3種不同的二次隨流孕育量，分別為0.09%～0.10%、0.10%～0.11%、0.11%～0.12%、0.12%～0.13%和0.13%～0.14%[3].試驗(yàn)方案見表3.

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 二次隨流孕育量對(duì)鑄件機(jī)械性能的影響

試驗(yàn)鑄件的機(jī)械性能數(shù)據(jù)見表4，表中數(shù)據(jù)均為平均值。根據(jù)表4數(shù)據(jù)，繪制圖1和圖2.

表3 試驗(yàn)方案

表4 鑄件性能統(tǒng)計(jì)表

圖1 鑄件1的機(jī)械性能隨二次孕育量的變化

圖2 鑄件2的機(jī)械性能隨二次孕育量的變化

從圖1中可以看出鑄件1的抗拉強(qiáng)度和硬度在0.05%～0.11%二次隨流孕育加入量的范圍內(nèi)隨著加入量的增多而逐漸降低。

從圖2中可以看出鑄件2的抗拉強(qiáng)度在0.09%～0.014%二次隨流孕育加入量的范圍內(nèi)隨著加入量的增多而逐漸升高；硬度在加入量0.09%～0.10%范圍內(nèi)較低，在0.10%～0.14%變化不明顯。

2.2 二次隨流孕育量對(duì)金相組織的影響

從金相圖中看出，在試驗(yàn)范圍的二次孕育量?jī)?nèi)，石墨形態(tài)均為A型，從表4中得知珠光體含量均為98%，說明二次孕育量對(duì)石墨形態(tài)和珠光體含量無明顯影響。

圖3 鑄件1在不同二次孕育量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）下的金相組織

圖4 鑄件2在不同二次孕育量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的金相組織

圖3為鑄件1在不同二次孕育量下的金相組織。從圖中可以看出隨二次孕育量的增加，石墨出現(xiàn)粗大傾向，這也導(dǎo)致了鑄件1機(jī)械性能的下降，這由于孕育劑過量，局部孕育劑富集，導(dǎo)致局部石墨增粗。圖4為鑄件2在不同二次孕育量下的金相組織。從圖中可以看出隨著二次孕育量的增多，提高了鐵液的形核率，從而提高了N/G比，使得金相組織的中石墨更為細(xì)小，更為均勻，石墨級(jí)別更高，二次孕育量在0.10%～0.12%范圍內(nèi)效果最優(yōu)，但隨著二次孕育量到達(dá)0.12%以上時(shí)，同樣出現(xiàn)了A型石墨粗大傾向，這是由于鑄件2重量較大，二次孕育時(shí)間較長(zhǎng)，二次孕育量較大時(shí)，才出現(xiàn)了孕育過量的現(xiàn)象。

3 結(jié)論

1）使用硅鋯孕育劑的二次隨流孕育加入量對(duì)灰鑄件石墨形態(tài)和珠光體含量影響不大，對(duì)石墨級(jí)別有一定影響。

2）鑄件重量對(duì)鑄件的二次隨流孕育加入量有影響，小型鑄件推薦二次隨流孕育量為0.05%～0.07%，大型鑄件推薦二次隨流孕育量為0.10%～0.12%.

［1］史鑒開，吳曉三.二次孕育在高牌號(hào)灰鑄鐵生產(chǎn)上的運(yùn)用［J］.熱加工工藝，1993（2）:48-49.

［2］中國(guó)機(jī)械工程鑄造分會(huì).鑄造手冊(cè):鑄造工藝［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［3］張浩.隨流二次孕育處理工藝的研究［D］.南寧：廣西大學(xué)，2012.

［4］許景峰，楊華，田普昌，等.隨流孕育處理對(duì)D 615汽缸蓋組織和斷面均勻性的影響［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2010（2）：34-35.

Second Stream Inoculation Process Optimization of Medium Speed Diesel Engine Casting

SHI Xiao，XU Jing-feng，LU Dong，YANG Shu-xin，ZHANG Min-zhi
（Weichai Heavy Machinery CO.，LTD.，Weifang Shandong 261001，China）

Through the effect of second stream inoculation process，the mechanical property and metallurgical structure of medium speed diesel engine casting were improved，which have referenced value to the second stream inoculation process of gray cast iron.

gray cast iron，second stream inoculation，metallurgical structure，mechanical property

TG243

A

1674-6694（2016）06-0024-02

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.06.008

2016-08-13

時(shí)曉（1993-），男，本科生，助理工程師，主要從事鑄鐵件鑄造工藝開發(fā)。