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合肥開爾納米能源科技股份有限公司—官網
納米粉體規?;a的世界領先者

公司采用先進的等離子氣相合成法,實現了納米粉體規?;a,可年產1000噸納米陶瓷粉體材料。

納米SiC在大直徑CADI鑄球中應用

姚永茂1 張芬紅1、黃勇1、陳全心2、桂勁松1、陳燦光2

1合肥開爾納米能源科技有限公司;2寧國市華豐耐磨材料有限公司

 

  摘要:納米 SiC 粉體屬于硬質點,其穩定性好,熔點較高。當加入到CADI熔液中時, SiC 粉體作為外來異質形核, 增加了石墨核心,鑄球心部石墨球個數增12-29%,促進石墨球細化,石墨球徑可減小11.2%以上.沖擊值提高18.76%。

  球墨鑄鐵進行等溫淬火熱處理,得到顯微組織為:針狀鐵素體+富碳奧氏體+石墨球混合組織,稱為等溫火球墨鑄鐵(Austempered Ductile Iron,簡稱ADI),正是這種獨特的顯微組織,使等溫淬火球墨鑄鐵具有優異的綜合力學性能。含碳化物的等溫淬火球墨鑄鐵(Carbidic Austempered Ductile Iron,簡 稱 CADI) 是近幾年來由ADI派生出的一種新型的球鐵材料。CADI不但繼承了ADI的許多優越性能,還表現出比ADI更加卓越的耐磨性,更適用于要求優良的耐磨性能和足夠韌性的工況條件,在耐磨材料行業得到廣泛應用。

  CADI與ADI相比,硬度有明顯提高,而韌性有較大幅度降低,特別是對于厚大斷面的鑄件,由于心部冷卻速度慢,結晶時間長,造成球化衰退、石墨球長大、石墨球數量減少,因球化不良而造成綜機械性能下降,特別是韌性不足,嚴重影響CADI大直徑鑄球的應用,這也是大斷面球墨鑄鐵件生產中的一個共性難題。

  寧國華豐耐磨材料有限公司自2013年采用油淬等溫處理CADI鑄球工藝以來,主要以生產φ120以下的CADI鑄球為主,對于φ150以上的大直徑CADI鑄球發現心部球化衰退,韌性較低,使用過程容易出現破碎現象,為解決此項技術難題, 合肥開爾公司與寧國華豐公司合作,將納米SiC變質技術應用到CADI大直徑CADI鑄球中,并取得初步成效。

1、試驗方法

  采用0.75噸中頻電爐冶煉,每爐出鐵水800Kg,按公司奧鐵體鑄球正常工藝要求選材、冶煉、球化和孕育,稀土鎂為球化劑加入量1.1%。

  納米SiC制備:將納米SiC粉體與球化劑粉體混合后造粒,與原球化劑混合一道加入球化坑內.納米加入量為0.06%。球化后鐵水直接澆注產品φ80球和φ150試驗球。熱處理在熱處理生產線與正常產品一道進行。試樣在鑄球本體上采用線切割從中心抽樣,沖擊試試樣從鑄球心部切取,檢測心部的球化狀態和機械性能。

2、檢測分析

2.1 化學成份

  因試驗爐次較多,化學成分不可能完全相同,要求在控制的范圍內波動,化學成份要求如表1

表1 化學成份控制范圍

2.2球化狀態分析

 為了驗證試驗數據的重復性能,相同試驗共進行三次,每次試驗球化狀態分析見表2、圖1。

 表2 三次試驗球化指標分析

 

圖1 三次試驗球心部球化參數比較

 

 

從上述三次試驗數據分析,加入納米混合球化劑對φ150鑄球心部石墨球徑可減小4.5-12.4%,增加石墨球個數9-24.5%.三次試驗φ150鑄球心部石墨球都在300個以上。

2.3 金相圖片

      

2.4 機械性能檢測  沖擊韌性和硬度檢測見表3

     3   150球心部沖擊功和硬度

 

從檢測數據分析:φ150鑄球加入納米球化劑后沖擊韌性提高18.76%,而硬度變化不大.

3、分析與結論

  3.1 原樣與加納米球化劑石墨形態的對比可以看出, 未添加納米 SiC粉體時, 鑄球心部組織中的石墨球不圓整, 周邊開裂,呈開花狀或有尖角狀凸起,石墨的球徑也比較大, 這是因為心部冷卻速度慢,造成球衰退和石墨球產生畸變。加入納米 SiC 球化劑后, 石墨球的圓整度提高, 分散度較好,石墨球的直徑變小、數量增多,對于生產大斷面球墨鑄鐵,可以改善和提高綜合機械性能。

  3.2納米 SiC 粉體屬于硬質點, 其穩定性好,熔點較高。當加入 到球鐵熔液中時, SiC 粉體作為外來異質形核, 增加了石墨核心,石墨球個數增加12-29%,,促進了石墨球的細化,石墨球徑可減小11.2%以上。

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