论文摘要
熔模精密铸造具有尺寸精度高,表面光洁度好,可生产形状复杂、超薄壁铸件的特点,因而成为球铁件生产的一种重要手段,自上世纪上世纪六十年代开发应用以来,精铸球铁工艺在国外得到了迅速发展,最近几年在我国也有迅速发展,其产量和产品种类、复杂程度都有大幅度增加。但是,熔模铸造球铁因其工艺特性,在成分、浇注条件等方面与砂铸不同,相应的球化处理、孕育处理也不同。首先,精铸球铁化学成分选择的碳当量偏低;其次,热壳浇注使球铁凝固的冷却速度减小,糊状凝固特性更突出,与砂铸球铁比更易产生缩孔缩松缺陷。因此,开展熔模铸造球墨铸铁的凝固特性和组织性能的研究对球铁的熔模铸造工艺制定及组织和性能控制具有重要的理论意义和现实意义。本文以快速火车发动机上盖铸件为研究对象,通过计算机模拟结合实际温度场测定以及球铁的组织和性能测试,研究了熔模铸造球铁的凝固特性和组织性能。结果表明,浇注温度在1320℃～1420℃范围内,缩松倾向随着温度的升高而减小;随着模壳温度的下降,缩松倾向有增大的趋势。铸件在浇注温度为1420℃,模壳温度为700℃时,铸件的缩孔缩松倾向最小。铸件的凝固冷却曲线显示,热壳铸件冷却曲线平稳,共晶平台持续时间长于冷壳铸件,存在明显的共晶回升温度;冷壳铸件冷却曲线冷却速度快,没有明显的共晶回升温度。生铁中的V、Ti严重影响石墨球化,促进碳化物形成。因此,在熔模铸造球铁时,应选用不含V、Ti的低硫、低磷生铁。在熔模铸造球铁的生产工艺方面,采用低稀土镁球化剂和二次孕育,可获得圆整度好、尺寸均匀的石墨球。提高模壳的强度、焙烧温度,降低浇注温度有利于降低铸件的废品率,提高球铁铸件的质量。冷壳铸件球墨数量多尺寸小,石墨大小为7级,而热壳铸件石墨大小为5级。冷壳铸件基体组织中渗碳体含量大于2%,热壳铸件的渗碳体含量小于1%。热壳铸件本体的抗拉强度大于600MPa,延伸率大于3%,满足发动机上盖对球铁组织和性能要求。