[發明專利]一種預測過共晶成分蠕墨鑄鐵蠕化率的方法

有效

• 申請號: 201711433775.8
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108132277B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 劉金海;王繼儉;薛海濤;付彬國;趙雪勃;董天順
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N25/04
• 代理公司: 12210 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 胡安朋

本發明一種預測過共晶成分蠕墨鑄鐵蠕化率的方法，涉及應用熱分析法通過測試材料的狀態來測試材料，通過計算機測控系統對過共晶成分蠕墨鑄鐵鐵水溫度隨時間的變化進行記錄并繪制出冷卻曲線，該冷卻曲線經過微分處理得到微分曲線，進一步計算得出該鐵水的蠕化率，由此預測出該鐵水的蠕化效果，克服了現有技術均尚不能預測過共晶成分蠕墨鑄鐵蠕化率的缺陷。

技術領域

本發明的技術方案涉及應用熱分析法通過測試材料的狀態來測試材料，具體地說是一種預測過共晶成分蠕墨鑄鐵蠕化率的方法。

背景技術

蠕墨鑄鐵不但擁有灰鑄鐵良好的導熱性、減震性和鑄造性能，而且擁有球墨鑄鐵強度高和韌性好的優點，同時其耐磨性和抗熱疲勞能力均優于這兩種材料，具有優良的綜合性能。70年代，蠕墨鑄鐵就開始應用于電機外殼、曲軸驅動箱箱體、制動鼓、鋼錠模和大馬力柴油機缸蓋的制造，以代替高強度灰鐵、合金鑄鐵、可鍛鑄鐵和某些球鐵。到二十世紀末，隨著汽車工業的發展，人們發現蠕墨鑄鐵對于生產發動機缸體和缸蓋鑄件是一個最佳選擇，汽車工業的帶動使蠕墨鑄鐵的研究和應用進入一個快速發展新階段。

生產蠕墨鑄鐵最大的難點在于其蠕化工藝參數范圍太窄，爐料配比、熔煉溫度、保溫時間、澆注包預熱溫度、出爐鐵水重量、蠕化劑孕育劑成分、鐵液包中保溫時間、澆注時間的變化和操作工人的工作習慣以及熟練程度都會對最終蠕墨鑄鐵產品的基體組織造成影響，其力學性能和物理性能波動較大，穩定控制生產難度很大。為了解決這一難題，人們引入了熱分析方法，即用熱分析設備采集蠕化后鐵水冷卻過程中的冷卻曲線，即“溫度-時間”曲線，通過分析冷卻曲線對鐵水的成分和組織等進行預測，評估出鐵水的蠕化狀態，指導下一步的矯正措施，從而輔助生產出合格的蠕墨鑄鐵產品。

在蠕墨鑄鐵的化學成分中，所含碳當量的百分比值范圍是在從亞共晶成分到過共晶成分這個比較寬的范圍內變化，但是為了使鐵液有良好的鑄造性能，高的致密性，低的白口傾向，碳當量的百分比值范圍通常采用接近共晶成分或過共晶成分。文獻《蠕墨鑄鐵的生產》[張文和，丁俊，聶富榮..現代鑄鐵，006，(02):54-55]和《蠕墨鑄鐵件的生產與質量控制》[徐明.鑄造設備與工藝，2009，(03):50-52]都推薦碳當量的百分比值范圍選擇在蠕墨鑄鐵的過共晶成分，即碳當量的百分比值范圍在4.3％～4.6％。實際調查研究發現，我國的大部分生產蠕墨鑄鐵的企業當前采用的一些爐前熱分析檢測蠕墨鑄鐵蠕化率的方法并不適用于過共晶成分蠕墨鑄鐵蠕化率的預測，無法滿足實際工業生產合格過共晶成分蠕墨鑄鐵產品的需要。

CN103728333A公開了一種雙樣杯球鐵或蠕鐵爐前快速分析方法，是將含有銻的強反球化或反蠕化元素的轉移涂料涂覆在一種雙型腔分析樣杯的一個型腔內表面，將處理完畢的鐵液同時澆入兩個型腔，檢測兩個型腔鐵水凝固的冷卻曲線，并用微分方法找到兩個樣本中鐵液的凝固液相線溫度T_L1和T_L2、共晶溫度T_E1和T_E2、凝固潛熱釋放產生的溫升△T₁和△T₂，并進行分析對比，計算鐵液凝固的蠕化率或球化率，但是，對于冷卻曲線上沒有明顯的液相線溫度的過共晶成分蠕墨鑄鐵的檢測，該技術沒有給出討論，因此該方法無法實現預測過共晶成分蠕墨鑄鐵蠕化率。

CN1359428A公布了一種確定要加到鑄鐵中的變質劑的量的方法，是從鑄鐵熔池中取出一個試樣，該試樣凝固時其溫度被兩個對溫度敏感的裝置同時記錄，一個對溫度敏感的裝置安排在試樣的中部，另一個在容器壁的附近，代表作為時間函數的鑄鐵熔體的試樣溫度的冷卻曲線被這兩個對溫度敏感的裝置記錄下來，然后通過測定熔體試樣中部產生的純熱量的時間函數評價這些曲線，以此作為確定必須加到熔體的結構變質劑的量來產生致密石墨鑄鐵(CGI)。該現有技術評價了在近共晶鑄鐵熔體中記錄的冷卻曲線的可能性，雖然適用于亞共晶成分類型鑄鐵和亞近共晶成分類型鑄鐵，但是涉及過共晶成分鑄鐵時，由于這一類型的特征值沒有明顯的轉折點或共晶凝固最低溫度的時間變化范圍寬，中部的發熱曲線不包括任何可探到的峰，因此不適用于預測過共晶成分蠕墨鑄鐵蠕化率。

發明內容