CN1200272C - 确定在球墨铸铁和蠕墨铸铁中石墨形状的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于确定在球墨铸铁和蠕墨铸铁中的石墨形状的方法，包含的第一步骤为采集铸铁水、测量其中溶解的氧含量以及确认在所述铸铁水中石墨球化或蠕化的效果，第二步骤为利用热分析测量所述铸铁水的共晶温度，第三步骤为将所述共晶温度和阈值温度相比较，在该阈值温度下所述铸铁发生球状的石墨相与/蠕虫状石墨相间的转变。

Description

确定在球墨铸铁和蠕墨铸铁中石墨形状的方法
本发明涉及一种用于确定在球墨铸铁和蠕虫状(CV)石墨铸铁中的石墨形状的方法。
在铸铁中的石墨形状决定于凝固的状态。因此，最好在铸造之前确定石墨的形状。
对于大多数这类铸铁，石墨具有从片状到球状之间的形状，如可以以薄片(与玉米片相似)，雪花、钉子、C/V(C/V石墨称蠕墨，也可称为致密石墨)以及类似形状存在。然而，判定了其中石墨形状的具体一种，或是判定了混合在铸铁中的C/V石墨以及球状石墨所占的比例就足够了。
为了辩认出在铸铁中石墨的形状，通常有三种方法，例如，(1)利用电子显微镜的方法，其中将采集到的部分铸铁水作为试样，在试样凝固之后，将试样表面抛光并用电子显微镜检查，(2)测量通过试样的超声波速度的方法，以及(3)对铸铁水的凝固过程进行热分析，判定铸铁水的共晶温度的方法。
在这些方法中，使用显微镜和超声波的方法，为探查要花很多时间并会产生明显的误差。因此，仅上述热分析法是实用的。
然而，在热分析法中，需要在铸铁水中将石墨球化。
在铸铁水中的石墨并未球化的情况下，或者球化效果未显现时，不能指望对铁水的热分析得到充分有效的结果。例如，即使在试样中的石墨以薄片形状存在，仍极有可能将其识别为球状的或蠕虫状的。
向C/V石墨中添加球化剂需要严格控制铸铁水。特别是，与铸铁水混合时，增加了工艺步骤，提高了成本。
考虑到这些问题，本发明的主要目的是提供一种在结晶之前确定在球墨铸铁中存在的石墨的形状的新方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于通过测量在铸铁水中包含的溶解氧的含量和其共晶温度来确定石墨形状的方法。
本发明的再一个目的是提供一种通过热分析预测在铸铁水中包含的球状石墨和C/V石墨的比例的方法。
根据本发明，为了实现上述目的，在第一步骤中，在试样测试容器中采集部分铸铁水，然后利用常规的氧探测器检测在铸铁水中溶解的氧的含量。
根据溶解在铸铁水中的氧的状态，可以确定有无球化作用或蠕化作用的效果。当识别出具有该效果时，就可以测量铸铁水的共晶温度，并可以据此确定在铸铁水中的石墨的形状和在其中存在的球状石墨和C/V石墨的比例。
如果没有识别出具有上述效果(即根据检测到的氧含量，未识别出具有球化或蠕化效果)，就确定石墨是以薄片形状存在的。
铸铁水中溶解的氧的含量取决于其温度，以及利用氧探测器可以测量的其中溶解的氧的含量主要受在试样中的硅含量的影响。
因此，仅由上述溶解的氧的含量不可能确定在铸铁水中石墨球化或蠕化的效果，因此，最好得到在溶解的氧的含量和球化作用或蠕化作用之间的关系。
例如，如果在铸铁水中溶解的氧的含量小于1ppm(百万分之一)，将可以识别出球化或C/V处理的效果，但是如果溶解的氧的含量大于2ppm，则在铸铁水中的石墨是以薄片形状(A或D型)存在的，由此可认为未显现有C/V处理的效果。
即使片状石墨铸铁(A型)的化学成分和冷却温度与一种D型片状石墨铸铁相同，在形成共晶石墨晶核的能力方面两者之间也有很大的差别。如果大量的晶核存在于共晶石墨之中，这些晶核将会形成片状石墨铸铁(A型)，但是如果其中存在少量的晶核，它们将形成片状石墨铸铁(D型)，这是因为在铸铁水中的共晶奥氏体首先凝固，石墨形成于奥氏体间隙中。
如果铸铁水的共晶温度高于1141℃，在该温度下，球状石墨相转变为C/V石墨相(这一温度被称为“阈值温度”)，铸铁水包含形成球状石墨的大量晶核，但是如果低于该阈值温度，它包含少量的晶核。
因此，在上述每一试样中的铸铁水的共晶温度可以通过利用一杯状试样容器来测量。于是能够确定，若试样的共晶温度高于阈值温度，则形成球墨铸铁，而若低于阈值温度，则形成C/V石墨铸铁。
下面参照附图介绍该方法，其中：
图1是表示在1号试样中的石墨类型的显微照片图，对应刚熔融的原始铁水；
图2是表示在2号试样中的石墨类型的显微照片图，对应刚刚添加球化剂后的铁水；
图3是表示在3号试样中的石墨类型的显微照片图，对应恒温保持5分钟后；
图4是表示在4号试样中的石墨类型的显微照片图，对应恒温保持10分钟后；
图5是表示4号试样中溶解的氧的含量和共晶温度之间关系的示意图，以及
图6是表示在第二实验中得到的溶解氧的含量和共晶温度之间的关系的示意图。
为了确认石墨铸铁的阈值温度，由本发明人进行了如下的实验。
将(按生铁水重量计)1％的球化剂Fe-45％Si-3％Mg添加到生铁水Fe-3.5％C-1.4％Si中，并将其保持在恒温下。然后每隔五(5)分钟采集1号-4号试样。在图1到4中分别表示1号到4号的这些试样的光学显微照相图。
在图5中表示在4号试样中溶解的氧的含量和共晶温度之间关系。
图4中4号样溶解的氧量为1.1ppm，其石墨为片状，这清楚地说明溶解氧量在1ppm以上时，石墨为片状。
进而，在第二实验中，采用适当方法形成球状、CV状、片状(A型)、片状(D型)石墨以及白口铁组织。此时，测定溶解氧量和共晶温度。结果表示在图6中。
从上可见，以溶解氧量1ppm为基准，以1141℃为阈值温度，从而判别石墨形状。
(实验1)
以下详述本发明判定石墨形状的方法。
在第一步骤中，将市售高纯球墨铸铁用生铁、高纯钢屑、Fe-75％Si作为原料，利用高频电感应炉在石墨坩埚中熔化成为Fe-3.2％C-1.7％Si铸铁。在30分钟之后，铸铁完全熔化，在40分钟之后，铸铁水温度达到1500℃，利用氧探测器测量溶解的氧含量为2.7ppm。
综上所述，认为该铸铁水变为球化石墨铸铁或C/V石墨铸铁，或者为白口铁。
在第二步骤中，将占铁水0.2％的混合稀土合金添加到铸铁水中。由此测量溶解的氧含量为0.7ppm。因此，确定该铸铁将形成球墨铸铁或C/V石墨铸铁或白口铁。将混合稀土合金添加到铸铁水中的原因在于，如果铁水包含大量的溶解氧。则无法确认球化或蠕化的效果。
在第三步骤中，使用两个测量容器来测量铸铁水的共晶温度，以进行热分析。
对于第一试样容器不使用添加剂，但将占0.2％的混合稀土合金添加到第二容器中。将铸铁水同时倒入两个试样容器中。
发现在第一和第二容器中的铸铁水的共晶温度相同为1118℃，因此，将在这两个容器中的熔融金属判定为白口铁。
如果铸铁水的共晶温度高于白口铁的共晶温度并低于1141℃，则石墨以C/V的形状存在，但是如果共晶温度高于1141℃，则石墨以球状存在。因此，可以确定1141℃为两种形状之间的阈值温度，每种相的化学成分表示在下表中。
表
共晶温度 溶解的氧含量
高于2ppm 低于1ppm
高于1141℃ 片状石墨(A型) 球状石墨
低于1141℃，高于白口铁共晶温度 片状石墨(D型) C/V石墨
与白口铁的共晶温度相同 白口铁 白口铁
根据上述结果，可以确定在实验1中所用的第二试样容器中包含的铸铁水中石墨以C/V形状存在。因此，该铸铁水可以按C/V石墨铸***固。
(实验2)
第一步骤中，将由铸铁、钢屑和Fe-75％(质量)Si组成的主要原料在高频电感应炉中熔化，形成Fe-3.7％C-2.3％Si合金。该材料在30分钟内完全熔化，熔融金属的熔化温度在40分钟内达到1500℃。这时，发现在熔融金属中溶解的氧含量为2.9ppm。
当上述熔融金属已经凝固后，石墨在其中以片状存在。因此，为了将其转变为球状石墨，在第二步骤中便利地将1％的市售C/V化处理剂添加到上述熔融金属中。利用氧探测器，发现其中所含的溶解氧为0.5ppm。
当该熔融金属已直接凝固后，判定石墨以球状、CV状存在或具有白口铁组织。
在第三步骤中，按照与第一实验相同的方式，不向第一试样容器添加任何添加剂，而向第二试样容器添加占0.2％的混合稀土合金，以便将氧固着在倒入其中的铸铁水中。
已发现在第一和第二容器中的熔融金属的共晶温度分别为1146℃和1110℃。
由于在第一容器中的铸铁水的共晶温度高于阈值温度1141℃，故识别在其中存在有大量的球状的石墨。
因此，可以确定在铸铁水中包含大量的球状石墨。
从以上本发明详述看，通过测定采集的铸铁水试样中溶解氧量，以及对铸铁水进行热分析获得共晶温度，可在铸造前容易地判别出石墨的形状(球状或CV状石墨)。本方法成本低，不需特殊技术，适用于铸铁铸造工艺。

Claims (6)

1、一种用于确定在球墨铸铁和蠕墨铸铁中的石墨形状的方法，包含的第一步骤为采集铸铁水，测量其中溶解的氧含量以及确认在所述铸铁水中石墨的球化作用或蠕化作用的效果，第二步骤为通过热分析测量所述铸铁水的共晶温度，以及第三步骤为将所述共晶温度和一阈值温度相比较，在该阈值温度下所述铸铁发生球状石墨相和蠕虫状石墨相之间的转变。
2、如在权利要求1中所述的方法，其中利用氧探测器测量所述溶解的氧的含量，用以判定所述石墨球化或蠕化的效果。
3、如在权利要求1中所述的方法，其中所述石墨球化或蠕化的效果是当所述溶解的氧的含量低于1ppm时判定的。
4、如在权利要求1中所述的方法，其中所述阈值温度为1141℃。
5、如在权利要求1中所述的方法，其中在所述第三步骤中，当所述共晶温度高于所述阈值温度时确定所述石墨以球状存在。
6、如在权利要求1中所述的方法，其中在所述第三步骤中，当所述共晶温度低于所述阈值温度和高于白口铁的共晶温度时，确定所述石墨以蠕虫形状即CV状存在。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4076438B2 (ja) 2002-12-27 2008-04-16 株式会社キリウ ねずみ鋳鉄における黒鉛組織の評価方法および評価システム
KR100776078B1 (ko) * 2002-12-27 2007-11-15 가부시끼가이샤 기리우 회주철에 있어서의 흑연 조직을 화상 해석 장치에 의해 정량적으로 판정하는 방법 및 시스템, 그리고 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
DE102007004147A1 (de) 2007-01-22 2008-07-24 Heraeus Electro-Nite International N.V. Verfahren zum Beeinflussen der Eigenschaften von Gusseisen sowie Sauerstoffsensor
EP2322671A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-18 Casa Maristas Azterlan Prediction system for the graphitization index in specific areas of vermicular graphitic cast iron pieces
CN105568123A (zh) * 2015-12-21 2016-05-11 青特集团有限公司 一种蠕墨铸铁制动鼓的制造方法
CN116046837A (zh) * 2023-01-28 2023-05-02 潍柴动力股份有限公司 一种蠕墨铸铁铁水的蠕化率确定方法、装置及设备

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB962992A (en) * 1960-10-29 1964-07-08 Ichiji Obinata Method of manufacturing spheroidal graphite-cast steel-and cast iron
JPS596385B2 (ja) * 1978-05-17 1984-02-10 矢作製鉄株式会社 鋳鉄溶湯の黒鉛球状化度の迅速判定方法および装置
FR2547656B1 (fr) * 1983-06-14 1988-11-04 Mannesmann Ag Sonde de mesure de l'oxygene actif dans les masses metalliques en fusion
PL149360B1 (en) * 1985-10-31 1990-02-28 Inst Odlewnictwa Apparatus for predicing as-solidified structure of casting alloys in particular cast iron spheroidization degree
SE466059B (sv) * 1990-02-26 1991-12-09 Sintercast Ltd Foerfarande foer kontroll och justering av primaer kaernbildningsfoermaaga hos jaernsmaeltor
SE469712B (sv) * 1990-10-15 1993-08-30 Sintercast Ltd Foerfarande foer framstaellning av gjutjaern med kompakt grafit
FR2731797B1 (fr) * 1995-03-17 1997-04-11 Renault Procede et dispositif de determination de la structure de precipitation du graphite contenu dans une fonte avant sa coulee
CZ288665B6 (cs) * 1996-12-04 2001-08-15 Sintercast Ab Způsob zjišťování mikrostruktury, do které bude tavenina litiny po jejím odlití tuhnout, a zařízení k uskutečňování tohoto způsobu

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