一种防止铸铁磨球产生缩松、缩孔的方法
【专利摘要】本发明公开了一种防止铸铁磨球产生缩松、缩孔的方法，包括：(1)在成分设计上要遵循实际成分离共晶点越近越好的原则，不影响性能和生产工艺性能的前提下，其成分尽量选用靠近共晶点附近；(2)充型良好的前提下，尽量降低浇铸温度，并采用快速平稳充型的浇铸工艺；(3)增加模具的重量，增幅为现有模具重量的20—30％。本发明通过对铸铁磨球的成分配方合理设计，对浇铸温度、时长的有效控制，对浇模具温度控制，很大程度上避免了铸铁磨球产生缩松、缩孔的可能性，进一步提高了铸铁磨球的强度、硬度、韧性、耐磨性、抗腐蚀性等，大大提高了铸铁磨球的使用寿命。
【专利说明】一种防止铸铁磨球产生缩松、缩孔的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种防止铸铁磨球产生缩松、缩孔的方法。
【背景技术】
[0002]缩松是指铸件最后凝固的区域没有得到液态金属或合金的补缩产生分散和细小的缩孔。常分散在铸件壁厚的轴线区域、厚大部位、冒口根部和内浇口附近。当缩松与缩孔容积相同时，缩松的分布面积要比缩孔大得多。缩松隐藏于铸件的内部，外观上不易被发现。
[0003]缩松分为宏观缩松和显微缩松。宏观缩松是用肉眼或放大镜可以看出的分散的细小缩孔。显微缩松是分布在晶粒之间的微小缩孔。
[0004]缩孔是指铸件在冷凝过程中收缩而产生的孔洞，形状不规则，孔壁粗糙，一般位于铸件的热节处。
[0005]耐磨铸铁(低铬、中铬、高铬等铸铁)磨球凝固时，由于白口铸铁液固两相共存区域较宽，有时呈现类似与球铁的糊状凝固特点，如浇冒系统的设计不够合理，浇注温度过高，冒口的补缩通道被糊状凝固区域堵住时，磨球的热节处(最后凝固处)将产生收缩缺陷和缩松缺陷，其中缩松缺陷是磨球最常见的缺陷。缩松缺陷可分为宏观缩松和微观疏松。宏观缩松主要特点，呈现在磨球内部(靠近内浇口)分散存在肉眼能看到的细小孔洞群。肉眠看不见的晶间孔洞称作徽观疏松，其分布分散却所占体积较大(通过着色探伤或金相检验方能看到)。这种磨球缩松缺陷尤其是肉眠看不见的晶间徽观疏松严重影响磨球的质量和使用性能。主要表现在:
[0006]一、疏松和显微疏松明显降低显微组织密度和致密度及晶粒之间的有机联系和连接强度等，从而严重降低耐磨磨球的综合力学性能，尤其是强韧性和耐磨性，促使磨球早期破碎或早期失圆(苹果腚)，从而大大增加磨球的磨耗。
[0007]二、疏松和显微疏松易引起各类夹杂富集在疏松和显微疏松区域，同时此区域易造成氧化，严重恶化晶界的冶金质量，同样严重降低耐磨磨球的综合力学性能，尤其是强韧性和耐磨性，同样促使磨球早期破碎或早期失圆，在湿磨情况下加速腐蚀磨损速率，进一步增加磨球的磨耗。
[0008]三、疏松和显微疏松易造成该区域晶粒粗大尤其是共晶碳化物(因凝固慢)，同时恶化共晶碳化物的形态(长条状并端部呈尖角)和分布(不均匀)，在较大的冲击载荷下硬而脆的粒粗共晶碳化物尖角处将成为应力集中的敏感点，同时显微疏松也将成为降低材料力学性能的无数个敏感点，促使在共晶碳化物尖角处早期裂纹的萌生、迅速扩展并相互连接，促使磨球产生裂纹、破碎。
[0009]四、降低磨球的实际重量，将影响球磨机的研磨效率。
[0010]综上所说不难看出，准确分析磨球的缩松产生原因，依此提出行之有效地防止方法，及时进行相应的工艺改进，将是有效提高磨球的质量和降低废品率，提高磨球的竞争力，提高企经济效益的十分重要十分必要的工艺措施，在生产中应给于足够的重视。
【发明内容】
[0011]针对上述问题，本发明提供了一种防止铸铁磨球产生缩松、缩孔的方法，有效的防止缩松、缩孔，提高耐磨球的使用寿命。
[0012]为了解决上述问题，本发明提供的技术方案为:
[0013]一种防止铸铁磨球产生缩松、缩孔的方法，包括:
[0014](I)在成分设计上要遵循实际成分离共晶点越近越好的原则，不影响性能和生产工艺性能的前提下，其成分尽量选用靠近共晶点附近；
[0015](2)充型良好的前提下，尽量降低浇铸温度，并采用快速平稳充型的浇铸工艺；
[0016](3)增加模具的重量，增幅为现有模具重量的20— 30%。
[0017]优选的，浇铸时长控制在6 —10分钟。
[0018]优选的,烧铸时,模具温度不大于250°C。
[0019]优选的，步骤⑵中浇铸时，模具的温度为230— 245°C。
[0020]优选的，增加上模具的重量，增幅为现有上模具重量的20— 30%。
[0021]优选的，铬系铸铁磨球中，共晶点与碳含量、硅含量、铬含量之间的关系按下面公式计算:
[0022]Ce = 4.40+l/3Si—0.054Cr ；
[0023]式中:CE为共晶点的碳含量(质量百分数％ )；
[0024]Si为材料中硅的含量(质量百分数％ );
[0025]Cr为材料中铬的含量(质量百分数％ )。
[0026]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0027]本发明通过对铸铁磨球的成分配方合理设计，对浇铸温度、时长的有效控制，对浇模具温度控制，很大程度上避免了铸铁磨球产生缩松、缩孔的可能性，进一步提高了铸铁磨球的强度、硬度、韧性、耐磨性、抗腐蚀性等，大大提高了铸铁磨球的使用寿命，提高了 20—30%。
【具体实施方式】
[0028]下面对本发明做进一步说明:
[0029]铸铁磨球产生缩松、缩孔的原因及防止方法如下:
[0030]1、因耐磨材料实际成分离共晶点较远，液固两相区域过宽，导致凝固时离磨球型腔外表面区域稍远区域易呈现糊状凝固特点，易堵住补缩通道所致。
[0031]防止方法:
[0032]在成分设计上要尽力遵循耐磨材料实际成分离共晶点越近越好的原则，不影响性能和生产工艺性能的前提下，其成分尽量选用靠近共晶点附近，以减少液固两相共存区域，减少耐磨材料糊状凝固特点，从而有效的减少堵住补缩通道的几率，为获得无疏松健全磨球创造热力学条件。
[0033]铬系铸铁磨球中，共晶点与碳含量、硅含量、铬含量之间的关系按下面公式计算:
[0034]Ce = 4.40+l/3Si—0.054Cr ；
[0035]式中:CE为共晶点的碳含量(质量百分数％ )；
[0036]Si为材料中硅的含量(质量百分数％ );
[0037]Cr为材料中铬的含量(质量百分数％ )。
[0038]2、因浇铸温度过高所致；
[0039]浇注温度过时，磨球表面区域因金属型急冷作用先凝固，离金属型磨球型腔外表面区域稍远区域仍处于较高温度并易呈现糊状凝固特点，易堵住补缩通道易引起磨球缩松、缩孔。
[0040]防止方法:
[0041]充型良好的前提下，尽量降低浇铸温度，并采用快速平稳充型的浇铸工艺，浇铸时长控制在6 —10分钟，优选的，6— 8分钟。
[0042]3.浇冒口系统不合理所致；
[0043]一是内浇口(冒口颈)截面积过于小或过于长，磨球凝固时内浇口先凝固，堵住冒口的不缩通道所致。
[0044]二是冒口过于小,凝固时冒口先凝固，不能及时供给磨球凝固时所需的铁液所致，即没有起到冒口作用所致。
[0045]防止方法:
[0046]合理设计浇冒口(砂套)系统的截面积和形状尺寸。
[0047]4.模温过高所致；
[0048]模温过时，在相同的工艺条件下，铁液在金属型内凝固时间就较长，磨球内部易呈现糊状凝固特点，同样促使此处产生磨球缩松。
[0049]防止方法:
[0050]严格控制模温，要控制在工艺控制范围，不得超过250°C ;优选的，模具的温度为230— 245 °C。
[0051]5.磨球凝固后长大所致。
[0052]磨球长大的主要原因一是浇铸和凝固过程中铸型型壁迁移所致；二是浇铸和凝固过程中涨箱(抬箱)所致；
[0053]防止方法:
[0054]增加模具重量，尤其是上模具重量，增幅为现有上模具重量的20— 30%。
[0055]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种防止铸铁磨球产生缩松、缩孔的方法，其特征在于:包括: (1)在成分设计上要遵循实际成分离共晶点越近越好的原则，不影响性能和生产工艺性能的前提下，其成分尽量选用靠近共晶点附近； (2)充型良好的前提下，尽量降低浇铸温度，并采用快速平稳充型的浇铸工艺； (3)增加模具的重量，增幅为现有模具重量的20—30%。
2.根据权利要求1所述的防止铸铁磨球产生缩松、缩孔的方法，其特征在于:浇铸时长控制在6 —10分钟。
3.根据权利要求1所述的防止铸铁磨球产生缩松、缩孔的方法，其特征在于:浇铸时，模具温度不大于250°C。
4.根据权利要求1所述的防止铸铁磨球产生缩松、缩孔的方法，其特征在于:步骤(2)中浇铸时，模具的温度为230— 245°C。
5.根据权利要求1所述的防止铸铁磨球产生缩松、缩孔的方法，其特征在于:增加上模具的重量，增幅为现有上模具重量的20— 30%。
6.根据权利要求1所述的防止铸铁磨球产生缩松、缩孔的方法，其特征在于:铬系铸铁磨球中，共晶点与碳含量、硅含量、铬含量之间的关系按下面公式计算:
Ce = 4.40+l/3Si—0.054Cr ； 式中:CE为共晶点的碳含量(质量百分数％ )； Si为材料中硅的含量(质量百分数％ )； Cr为材料中铬的含量(质量百分数％ )。
【文档编号】C22C37/06GK104174818SQ201410356830
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】汪德发 申请人:宁国市开源电力耐磨材料有限公司