鑄鐵平板和鑄鐵平臺的發展可能
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鑄鐵平板和鑄鐵平臺的發展可能
滲碳體是鐵與碳結合的碳化物,其含碳量為6.69%,其熔點高約1227e,硬度高,但抗拉強度約為30MPa,質脆,塑性接近于零,耐磨。在軋輥中,除Fe外還有其他元素如Cr、Mo、V、W等均可與碳結合形成碳化物,它們是軋輥中重要的耐磨相。

由于碳化物硬度高,耐磨性極好,但其韌性極低,因此,其承受沖擊能力較差,易產生熱裂紋。石墨的導熱性很好,具有優良的耐熱裂性能。石墨的硬度極低,本身耐磨性差,但是用于軋輥材料中,可以提高潤滑性能,從而提高軋輥的耐磨性。片狀石墨分布在基體上,相當于在材料中增加了許多微小裂紋,分割了基體,降低了材料的強度。當需要提高材料的強度時,可以加入球化劑,生成球狀石墨,大大減輕了對基體的割裂作用,可提高軋輥的強度。

化學成分的選擇碳是形成石墨和碳化物的主要元素。含碳量越高,石墨量越多硬度越低。當碳的含量低于2.9%時,鐵水的流動性較差,澆注出來的軋輥容易產生鑄造裂紋。如果含碳量過低會使組織脆性增加,抗熱裂性降低,在使用過程中會出現崩裂、掉塊等一些缺陷。將碳含量控制在2.9%3.8%之間為宜。

硅在鑄鐵中具有分解碳化物的能力,使之形成游離碳或石墨。硅是促進石墨化元素,增加含硅量能減少滲碳體,細化石墨球,提高石墨的圓整度,增加基體中的鐵素體的比例。但對軋輥的基體來講,強度的提高取決于基體中的珠光體的量,而不是鐵素體,所以,軋輥中的硅含量不宜過高,將其控制在1.2%1.8%之間。

錳是形成碳化物能力較強的元素,它可穩定和細化珠光體,提高軋輥的硬度和強度,但同時降低韌性和塑性。錳能與硫結合生成MnS,減輕硫對軋輥的有害影響。但過量的錳偏析嚴重,易形成大量的網狀碳化物,致使軋輥殘余應力增加,軋輥變脆。因此,錳含量控制在0.8%1.3%為宜。

磷對鑄鐵的影響比硅、硫、錳和碳要小的多,對石墨化的影響不大。磷在鑄鐵中主要為磷共晶的形態。含磷量接近0.1%時,就會出現約0.2%的磷共晶,磷共晶硬而脆,降低軋輥的韌性和塑性。因此,磷含量應控制在0.1%以下。

硫是鑄鐵軋輥中的有害元素。它溶于鐵水但基本上不溶于鐵的固溶體中,少量的硫便能生成硫化物(FeS或MnS),降低軋輥的韌性和塑性,硫也是最重要的反球化元素之一。故在該軋輥的材質中,應盡可能降低原鐵水含硫量,原鐵水含硫量<0.05%為宜。若原鐵水含硫量>0.05%,則必須對原鐵水進行脫硫處理。鉻是強碳化物形成元素之一。它加入鑄鐵時,形成復雜的鐵-鉻碳化物,這種化合物常以塊狀或珠光體的一個組成部分的形式出現,即使在很高的溫度下也很穩定。普通鑄鐵中加入少量鉻,其組織將發生顯著變化,柔軟的鐵素體變成珠光體組織。即使在普通鑄鐵中具有極細的片狀共晶存在的情況下,也可使石墨的大小更均勻,而且可使鑄鐵的裂紋和晶粒更細小。鉻的加入量超過0.2%,就會出現游離碳化物,而且碳化物的數量隨著含鉻量的增加而增加,同時軋輥工作面的硬度上升,硬層深度加深。鉻能增加碳在奧氏體中的溶解度,促進珠光體的生成,減少甚至完全抑制鐵素體的析出,同時鉻也是珠光體細化元素,可大大提高珠光體組織強度。為了改善鑄鐵物理性能,可單獨或同其他合金一起加入0.15%0.90%的鉻。因此對應合金球墨鑄鐵軋輥的使用要求,我們將鉻含量選為0.4%0.8%范圍內。

鉬鑄鐵的沖擊韌性顯著的高于普通鑄鐵,并可以具有較好的機械加工性能和優良的耐磨性。鉬是強有力的珠光體形成劑,當鑄鐵中的鉬的加入量超過0.5%時,基體組織則全部轉變成珠光體。但是,鉬在凝固時發生偏析,偏析程度大于錳。隨著合金球鐵中鉬含量增加,鉬的偏析程度也加劇,因此,在共晶團邊界處形成碳化物的危險性也增大,所以,我們選擇含鉬量為0.3%0.5%.

銅在鑄鐵中主要是作為一個石墨化元素。銅在超過它在鑄鐵中的固溶度極限時,可細化組織。在機械性能方面,特別是抗拉強度、抗彎強度和布氏硬度幾乎與所用銅的量成比例的增加,在低碳鑄鐵中尤為顯著,銅也可以提高韌性和硬度,銅是一個石墨化劑,因此它與碳化物形成元素聯合使用時,最為有效。
 
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