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灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，因断裂时断口呈暗灰色，故称为灰铸铁。主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，是应用广的铸铁，其产量占铸铁总产量80%以上。根据石墨的形态，灰铸铁可分为：普通灰铸铁，石墨呈片状；球墨铸铁，石墨呈球状；可锻铸铁，石墨成团絮状；蠕墨铸铁，石墨呈蠕虫状。 中文名 灰铸铁指具有片状石墨的铸铁 主要成分 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。铸铁型材具有组织均匀致密；耐压气密性好；减磨性能强；表面质量光洁；尺寸精度高：加工余量小；硬度分布均匀；抗拉伸强度高,无缩松,气孔,夹渣,砂眼等缺陷,机械性能优越,其中为显著的特点是具有度和高韧性相结合以及优良的抗疲劳性能。空心铸铁型材及水平连铸装置，在相应领域内替代砂型铸件，这种空心铸铁型材的截面中部有通孔，截面轮廓形状为圆形、矩形、多边形。上述空心铸铁型材的水平连铸装置，其基本结构包括保温炉、设置于炉口处的外结晶器、牵引设备组成，其特征在于在保温炉内与外结晶器对应位置设置内结晶器。所述的内结晶器固定保温炉下部的外壁上。本实用新型采用的技术方案，与砂型铸造相比，表现在机械性能提高，切削性能提高，表面光洁，加工余量小，可直接加工成阀体、齿轮泵外壳，液压导向套等，比实心型材的再加工提高了工效。空心铸铁型材生产，基本有三种方式，种采用垂直下拉的间歇式连铸铁管生产装置，该装置因生产的型材致密性差已被淘汰；第二种采用水平连铸加内结晶器的生产装置生产空心铸铁型材， 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。一般，在铁碳合金的结晶过程中，因为渗碳体的含碳量69％)比石墨的含碳量(100％)更接近于合金成分的含碳量5％o％)，析出渗碳体时所需的原子扩散量较小，渗碳体的晶核易形成，所以自合金液体或奥氏体中析出的是渗碳体而不是石墨。 铁、碳、硅、锰、硫、磷含量占铸铁总产量80%以组成成分 灰铸铁碳量较高（为2.7%~4.0%），可看成是碳钢的基体加片状石墨。按基体组织的不同灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁；珠光体一铁素体基体灰铸铁；珠光体基体灰铸铁 铁素体灰铸铁是在铁素体的基体上分布着多而粗大的石墨片，其强度、硬度差，很少应用；珠光体灰铸铁是在珠光体的基体上分布着均匀、细小的石墨片，其强度、硬度相对较高，常用于制造床身、机体等重要件； 珠光体—铁素体灰铸铁是在珠光体和铁素体混合的基体上，分布着较为粗大的石墨片，此种铸铁的强度、硬度尽管比前者低，但仍可满足一般机体要求，其铸造性、减震性均佳，且便于熔炼，是应用广的灰铸铁。 灰铸铁显组织的不同，实质上是碳在铸铁中存在形式的不同。灰铸铁中的碳有化合碳（Fe3C)和石墨碳所组成。化合碳为0.8%时，属珠光体灰铸铁；化合碳小于0.8%时，属珠光体—铁素体灰铸铁；全部碳都以石墨状态存在时，则为铁素体灰铸铁。[2] 主要性能 力学性能
为了提高炉篦条的强度和耐蚀性能, 对其成分进行优化设计。高铬铸铁中加入适量的Al和Si,以提高其抗氧化性,此外还加入适量Zr使其组织细化,有利于高铬铸铁力学性能的大幅度提高,终提高高铬铸铁篦条使用性能。此外,篦条制造中还采用了过滤处理工艺,以减少铸造组织中的夹杂物数量,提高铸铁的强度、韧性和抗氧化性。国产改进型高铬铸铁篦条在450 m2大型烧结机台车上使用,篦条消耗9-12 g使用寿命超过3年。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。 铸铁型材具有组织均匀致密；耐压气密性好；减磨性能强；表面质量光洁；尺寸精度高：加工余量小；硬度分布均匀；抗拉伸强度高,无缩松,气孔,夹渣,砂眼等缺陷,机械性能优越,其中为显著的特点是具有度和高韧性相结合以及优良的抗疲劳性能。 空心铸铁型材及水平连铸装置，在相应领域内替代砂型铸件，这种空心铸铁型材的截面中部有通孔，截面轮廓形状为圆形、矩形、多边形。上述空心铸铁型材的水平连铸装置，其基本结构包括保温炉、设置于炉口处的外结晶器、牵引设备组成，其特征在于在保温炉内与外结晶器对应位置设置内结晶器。所述的内结晶器固定保温炉下部的外壁上。本实用新型采用的技术方案，与砂型铸造相比，表现在机械性能提高，切削性能提高，表面光洁，加工余量小，可直接加工成阀体、齿轮泵外壳，液压导向套等，比实心型材的再加工提高了工效。空心铸铁型材生产，基本有三种方式，种采用垂直下拉的间歇式连铸铁管生产装置，该装置因生产的型材致密性差已被淘汰；第二种采用水平连铸加内结晶器的生产装置生产空心铸铁型材， 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。 随着工业的发展,耐磨金属的需求量越来越大,同时对耐磨金属的性能也提出了新的要求。但是一种材料同时具有高韧性和度的性能很难实现,而双金属复合材料正好满足这些要求。双金属复合材料可用于表面要求良好的耐磨性、整体要求具有很高的韧性、而采用单一材料无法满足的重要部件。 针对球磨机用衬板的工况要求,选取高铬铸铁与ZG230-450钢进行复合铸造,以达到抗磨损性、抗腐蚀性良好的目的,同时复合的双金属应具有优异的性、强度、延展性和断裂韧性等综合的机械性能。 本文以球磨机复合衬板为研发目标,主要针对复合铸造工艺以及高铬铸铁的冶炼和热处理工艺进行研究。进行了实验室中试和大生产试制研究,采用金相组织观察和力学性能测试等方法,对复合衬板进行了研究,得到以下主要结论: 选择Cr15型高铬铸铁作为复合衬板耐磨层,其铸态组织为:基体为枝晶奥氏体,枝晶间为M_7C_3型共晶碳化物,有少量莱氏体共晶组织(M_3C型碳化物+奥氏体),具有良好的耐磨性. 当采用等温淬火热处理时,通过等温淬火热处理工艺可使高铬铸铁得到马氏体与针状下贝氏体为主的基体组织,下贝氏的硬度接近马氏体,而韧性优于马氏体,从而使得高铬铸铁获得较好的冲击韧性。
水平连铸技术是一种近净成型技术，可显著减少生产工序，降低生产成本，具有良好的发展前景。目前水平连铸工艺并不成熟，因而需要采用数值模拟技术对水平连铸成型模拟，并进行工艺辅助设计。目前大多数公司以ProCAST软件作为水平连铸模拟软件。然而使用ProCAST软件模拟铸铁件水平连铸成型过程时，缩孔分布模拟结果与实际情况不符。另一方面水平连铸多采用经验设计法设计费时费力；此外目前关于晶粒生长方面的研究还不能有效控制铸铁型材的性能。本文结合科技部合作专项（编号：2012DFG70640），对铸铁件水平连铸成型过程模拟技术及工艺设计进行了研究，研究成果如下：通过炉前分析方法并结合JMatPro软件，得到了灰铸铁在凝固过程的材料密度变化曲线，实现了铸铁件水平连铸充型与凝固在一个计算模型中完成，准确预测了铸铁型材的缩孔位置。
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