GGG-NiMn137无磁奥氏体球墨铸铁熔炼工艺研究.pdf

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1、试验研究Test&ResearchGGG-NiMn137无磁奥氏体球墨铸铁熔炼工艺研究孙公军，张雨溪，臧彦来，李凌医（中车大连机车车辆有限公司，辽宁大连116021）摘要：对GGG-NiMn137无磁奥氏体球铁的熔炼工艺设计和实施进行了系统总结，包括GGG-NiMn137奥氏体球铁化学成分控制和球化孕育处理，进行了理化检测和分析，成功试制出力学性能和金相组织均符合技术要求的铸件支撑。关键词：GGG-NiMn137；奥氏体球铁；熔炼工艺+中图分类号：TG255.4；文献标识码：A；文章编号:1006-9658（2017）03-00

2、06-03DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2017.03.0020前言表2无磁奥氏体铸铁在（23±5）℃的力学性能石墨抗拉强度0.2%屈服强断后伸长三次平均冲击无磁奥氏体球墨铸铁是以镍为主要合金元素材料牌号形态Rm/MPa度RP0.2/MPa率A/%值/J（V型缺口）的高合金球墨铸铁，因其在常温下具有稳定的奥氏球状GGG-NiMn137≥390≥210≥15≥16体组织，具有无磁性及优异的热化学稳定性、耐蚀1.2化学成分的确定性等特点，应用前景十分广阔。我国20世纪90年代以前一直限制镍的使用，故有关无

3、磁奥氏体球铁牌号为GGG-NiMn137奥氏体球铁的化学成的科研及生产很少，在国内文献中也很难见到有关分在技术标准中已有规定，但生产中的具体控制范[2]：技术的报道。我公司在无磁奥氏体球墨铸铁的生围确定则应考虑以下几点产上同样完全处于技术空白，面对眼下日益严峻的(1)成分选择必须保证获得技术标准规定的金行业和市场形势，为了提高公司市场竞争力，加大相组织，即在含有少量碳化物的奥氏体基体上分布新型特种铸铁材质的研究，特别为某公司开发研制球状石墨，没有片状石墨，没有超标的碎块状石墨、德标DIN1694-1981中牌号为GGG-NiMn

4、137的奥蠕虫状石墨；氏体球墨铸铁件—支撑。(2)要尽可能有利于铸造工艺性能的改善；(3)要尽可能降低原材料成本。1熔炼工艺设计按以上原则确定各元素的准确范围。1.1材质技术要求1.2.1碳(C)德标DIN1694-1981对该牌号的奥氏体铸铁的碳是无磁球铁的重要元素，它不仅决定石墨的[1]化学成分和力学性能进行了明确规定，见表1、2。数量和分布形态，而且对流动性、收缩性、白口倾向等铸造工艺性能影响很大。从改善铸造工艺性出表1无磁奥氏体铸铁的化学成分、主要用途发，碳量应选取技术标准允许范围的上限，但碳量石墨化学成分w/%材料牌号

5、用途过高又易增加出现碎块状石墨的可能，据此暂定C形态CSiMnNi的质量分数为2.6％～2.7％。球状GGG-NiMn137≤3.02.0~3.06.0~7.012.0~14.0无磁性铸件1.2.2硅(Si)鉴于耐热性要求，含硅量应该高。但GGG-收稿日期:2016-12-08NiMn137是奥氏体铸铁特殊用途牌号，主要性能特稿件编号:1612-1603点是无磁性，硅含量较低，同时出于石墨形态的考作者简介：孙公军(1972—），男，高级工程师．主要从事球墨铸铁工艺研究及技术管理工作.虑，Si只能取技术标准的偏下限即2.2％～2.

6、4％。6中国铸造装备与技术3∕2017Test&Research试验研究1.2.3镍(Ni)要目的是获得圆整的石墨，消除白口，增加石墨球Ni是无磁奥氏体球铁的基本元素，一般加入量数。孕育剂可以采用75硅铁和硅钡孕育剂等，浇大于13．5％，就能在室温得到奥氏体基体。但Ni注时用含铋（Bi）的Z5孕育剂进行随流孕育，促进石是价格昂贵的金属，从经济效益考虑，Ni量应控制墨化，抑制孕育衰退。在要求的下限12％～13％。1.3.4工艺调整1.2.4锰(Mn)首次浇注球化处理不好，主要原因为：为保证球墨铸铁中一般选用低的Mn含量，可避免因浇

7、注温度，出炉温度较高；装包时各层合金材料没Mn的偏析而生成硬化组织，据此取技术要求的下有充分捣实；覆盖量偏少；炉内铁液不满，出铁时，限Mn的质量分数为6％～6.5％。铁液垂直直接冲入包内等。据此，特对熔炼工艺做1.2.5磷(P)如下调整：P在奥氏体中溶解度极低，一般以磷共晶形式（1）用小抬包进行浇注，加快浇注速度，适当降存在于晶界，恶化高镍球铁的性能，则wP<0.035％。低出炉温度至1525℃左右；1.2.6硫(S)（2）加强压包质量，装包时每一层合金材料摊平S在无磁奥氏体球铁中亦是一种反球化杂质。捣实，加大最上层FeSi20

8、覆盖剂的量，最后加两层为了得到较好的球化率，要求原铁液wS<0.02％。钢板。1.3熔炼工艺的制定与实施1.3.1炉料及配比2热处理生产高镍奥氏体球铁应选用高质量的炉料，炉铸态铸件在超声波探伤中，均发现在底座心部料中不能含有超标的微量有害元素，如Pb、Ti、As