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目前獲得度灰鑄鐵主要是通過添加鉻、銅、鉬和鎳等合金元素來實(shí)現(xiàn)但是隨著合金價(jià)格的提高生產(chǎn)成本不斷增加。為降低生產(chǎn)成本本課題在HT250材質(zhì)的基礎(chǔ)上采用氮、鈦、鈮對(duì)鐵液進(jìn)行合金化通過金相組織觀察、SEM分析、EDS分析、拉伸試驗(yàn)和硬度試驗(yàn)研究了氮、鈦、鈮對(duì)灰鑄鐵組織及性能的影響規(guī)律。 試驗(yàn)結(jié)果表明含氮量為0.0055%～0.013%、含錳量為1.0%-1.36%時(shí)試樣的金相組織為A型石墨+細(xì)片狀珠光體+少量鐵素體。 反弧度法工藝制各的鑄鐵型材組織更為均勻，力學(xué)性能更為優(yōu)良。與實(shí)施反弧度法之前的鑄鐵型材相比，實(shí)施反弧度法之后的鑄鐵型材硬度得到提高，組織更為均勻，并且其抗拉強(qiáng)度指標(biāo)高于鑄鐵型材標(biāo)準(zhǔn)(JBT10854-2008水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時(shí)，伸長率指標(biāo)均超過LZQT500-7規(guī)定的指標(biāo)。與拉伸性能結(jié)果類似，反弧度法試樣的抗壓強(qiáng)度高于未實(shí)施反弧度法試樣的抗拉強(qiáng)度。 隨著含氮、錳量的增加：片狀石墨長度變短、寬度稍有增加彎曲程度加大石墨端部鈍化對(duì)基體的割裂作用減弱；細(xì)片狀珠光體含量略有增加珠光體層片間距減?。辉嚇拥目估瓘?qiáng)度和硬度逐漸增大當(dāng)含氮量為0.012%、含錳量為1.24%時(shí)試樣的抗拉強(qiáng)度和硬度達(dá)到大值分別為395MPa和260HBW。當(dāng)鐵液中含氮量≥0.011%時(shí)鑄件表面下開始出現(xiàn)氣孔缺陷。

化學(xué)成分對(duì)鑄鐵型材觀組織的影響。結(jié)果表明Si是影響D型石墨形成的主要因素，Ti、Cr、Cu有利于促進(jìn)D型石墨的形成；D型石墨鑄鐵玻璃模具適宜的化學(xué)成分范圍為：3.2～3.52.2～3.0％Si、0.2％Ti、0.54～0.89％Mn、<0.05<0.10.49～0.54％Cr、0.35～0.65％Cu；當(dāng)含Ti量在0.1～0.3％之間變化時(shí)，隨著含Ti量的增加，D型石墨增多。對(duì)鼓肚缺陷，在鑄鐵型材的水平連鑄過程中采用反弧度法工藝，即通過新型的石墨套與引錠裝置來實(shí)現(xiàn)的，通過實(shí)施反弧度法工藝，鑄鐵型材的鼓肚現(xiàn)象得到有效。但由于在率次實(shí)驗(yàn)過程中，剛開始生產(chǎn)鑄鐵型材時(shí)的拉拔速度比較慢、拉拔周期較長，使鑄鐵型材在結(jié)晶器的停留時(shí)間過長，導(dǎo)致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹，當(dāng)拉拔參數(shù)調(diào)整合適時(shí)，下凹及鼓肚現(xiàn)象基本消失。與拉伸性能結(jié)果類似，反弧度法試樣的抗壓強(qiáng)度高于未實(shí)施反弧度法試樣的抗拉強(qiáng)度。由于鑄鐵型材拉坯工藝參數(shù)控制系統(tǒng)具有非線性和強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，而且無法建立數(shù)學(xué)模型，采用BP、GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行拉坯工藝參數(shù)自適應(yīng)整定研究。 對(duì)不同成分的D型石墨鑄鐵的高溫抗熱疲勞性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。在800℃下，將不同成分的D型石墨鑄鐵加熱到800℃，保溫5分鐘取出后，立即在冷水中激冷5秒，如此反復(fù)循環(huán)直至出現(xiàn)肉眼可見的裂紋為止。