在铸铁中,碳能以化合态的渗碳体和游离状态的石墨两种形式存在,游离状态的石墨容易形成片状结构。这是由于石墨的晶格为简单六方晶格,基面中的原子间距142nm,原子间结合力较强;而两基面间的面间距340nm,因基面间距较大,原子间结合力较弱,故结晶时易形成片状结构,且强度、塑性和韧性极低,接近于零,硬度仅为3HBS。另外,在碳原子的四个价电子中,只有一个价电子参加到电子气中去,这便是石墨具有某些不太明显的金属性能(如导电性)的原因。 对鼓肚缺陷,在铸铁型材的水平连铸过程中采用反弧度法工艺,即通过新型的石墨套与引锭装置来实现的,通过实施反弧度法工艺,铸铁型材的鼓肚现象得到有效。 与实施反弧度法之前的铸铁型材相比,实施反弧度法之后的铸铁型材硬度得到提高,组织更为均匀,并且其抗拉强度指标高于铸铁型材标准(JBT10854-2008水平连续铸造铸铁型材) 性能要求。同时,伸长率指标均超过LZQT500-7规定的指标。与拉伸性能结果类似,反弧度法试样的抗压强度高于未实施反弧度法试样的抗拉强度。 前面我们已讨论过化合态的渗碳体,它若加热到高温,便会分解为铁和碳(Fe2C→3Fe。所以化合态的渗碳体只是一种亚稳定相,而游离态的石墨则是一种稳定相。
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通过调整Si/C比、合金化元素加入量以及改变孕育剂种类来影响灰铸铁的石墨、珠光体以及初生奥氏体形态,从而获得更高的抗拉强度以及更好的切削加工性能。 从金相组织方面,提高Si/C比会减少石墨数量,增强基体强度;加入合金化元素进行变质可以使石墨变得更加弯曲细小,并能够提高基体强度。从灰铸铁的力学性能上来看,提高Si/C比能大幅提高其力学性能,随着合金化元素加入量的提高也可以提高其力学性能,在考察的孕育剂中,硅锆锰孕育剂提高力学性能的效果佳。 对鼓肚缺陷,在铸铁型材的水平连铸过程中采用反弧度法工艺,即通过新型的石墨套与引锭装置来实现的,通过实施反弧度法工艺,铸铁型材的鼓肚现象得到有效。但由于在率次实验过程中,刚开始生产铸铁型材时的拉拔速度比较慢、拉拔周期较长,使铸铁型材在结晶器的停留时间过长,导致在扁平方向上铸铁型材顶部略微向下凹,当拉拔参数调整合适时,下凹及鼓肚现象基本消失。 基于Matlab软件建立以铸造工艺参数为输入,拉坯工艺参数为输出的控制模型。仿真实验表明本文建立的拉坯工艺参数GA-BP神经网络控制模型可以用于拉坯工艺参数自适应整定,所获得拉坯工艺参数能够用于实际生产系统,实现高质量、率的铸铁型材水平连铸拉坯生产。 在切削加工过程中,由于剪切力的作用,度灰铸铁组织中的石墨将发生规律性的变形,增加石墨的数量能够减轻切削加工过程中的抗力、降低刀具的磨损,改善度灰铸铁的切削加工性能。
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