铝4硅4耐热铸铁性能及铸造工艺汇总

科技   2024-11-28 17:11   河南  

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RQTAl4Si4耐热铸铁与其他常见耐热材料的性能对比:

耐热钢

高温强度:耐热钢的高温强度普遍高于RQTAl4Si4耐热铸铁,像高合金耐热钢可在高温下承受更大应力,适用于制造如汽轮机、燃气轮机的转子和叶片等对强度要求极高的部件 ,RQTAl4Si4耐热铸铁则难以达到这种高强度.

抗氧化性:RQTAl4Si4耐热铸铁在高温下能形成致密氧化膜,抗氧化性良好,但其抗氧化温度和效果稍逊于部分耐热钢,如310S耐热钢在1150度以下不会被氧化,而RQTAl4Si4耐热铸铁耐热温度到900度.

耐火材料

耐热温度:耐火材料如多晶毯耐温可达1600度,陶瓷纤维毯耐温1260度到1430度,均高于RQTAl4Si4耐热铸铁的900度耐热温度.

机械性能:RQTAl4Si4耐热铸铁有一定强度和硬度,能承受一定负荷,而耐火材料多为脆性材料,机械强度和韧性远低于RQTAl4Si4耐热铸铁,如陶瓷纤维毯虽耐高温但质地柔软,易损坏.

耐热高分子材料

耐热温度:RQTAl4Si4耐热铸铁耐热温度比耐热高分子材料高很多,如芳纶1313纤维可在220℃长期使用,苯基硅橡胶长期使用温度范围为-70℃-350℃,聚酰亚胺使用温度范围为-269℃-400℃,均远低于RQTAl4Si4耐热铸铁.

机械性能:RQTAl4Si4耐热铸铁强度和硬度较高,耐热高分子材料在常温下强度和硬度相对较低,但具有质量轻、柔韧性好等优点.

普通铸铁

耐热性:普通铸铁耐热性远不如RQTAl4Si4耐热铸铁,如灰铸铁等在高温下易氧化、变形和生长,一般只能在较低温度环境使用,RQTAl4Si4耐热铸铁可在900度的高温环境中使用.

耐腐蚀性:RQTAl4Si4耐热铸铁因合金元素作用,耐腐蚀性优于普通铸铁,如在一些含有酸性或碱性成分的工业环境中,RQTAl4Si4耐热铸铁表现出更好的抗腐蚀能力.

RQTAl4Si4耐热铸铁铸造熔炼工艺的具体参数如下:

化学成分:碳含量控制在2.4%-2.9%,硅含量在3.5%-4.5%,铝含量在3.5%-4.5%,锰含量在0.5%-0.8%,磷、硫含量应尽量低.

熔炉温度:一般将铁液过热温度控制在1500℃-1550℃左右, 但熔炼温度不宜超过1550℃.

球化与孕育:球化剂加入量为铁液质量的1.0%-1.5%,孕育剂加入量为铁液质量的0.5%-1.0%.

浇注温度:一般控制在1350℃-1400℃.

以下是不同铸造方法对RQTAl4Si4耐热铸铁性能的影响:

砂型铸造

优点:能制造形状复杂的铸件,对RQTAl4Si4这种合金的适应性强,可用于单件小批或大批量生产,生产成本较低.

缺点:铸件表面粗糙度较高,尺寸精度相对较低。冷却速度较慢,可能导致铸铁的晶粒组织较粗大,力学性能如抗拉强度、屈服强度等相对略低,致密性一般,在高温高压环境下的长期稳定性稍差.

金属型铸造

优点:铸型的热导率和热容量大,冷却速度快,能使RQTAl4Si4铸铁获得较细小的晶粒组织,组织致密,力学性能比砂型铸造提高约15%左右,可获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度值的铸件,质量稳定性好.

缺点:金属型无退让性,RQTAl4Si4铸铁凝固时容易产生裂纹,且金属型制造周期长、成本高.

离心铸造

优点:在离心力作用下凝固成形,几乎不存在浇注系统和冒口系统的金属消耗,工艺出品率高,可生产中空铸件,能大幅改善金属充型能力,铸件致密度高,气孔、夹渣等缺陷少,力学性能高.

缺点:用于生产异形铸件有局限性,内孔直径不准确,内孔表面粗糙,加工余量大,易产生比重偏析.

熔模铸造

优点:尺寸精度和几何精度高,表面粗糙度低,能够铸造外型复杂的RQTAl4Si4铸件,且合金不受限制.

缺点:工序繁杂,生产周期长,成本较高,由于RQTAl4Si4合金本身的特性,在制壳、浇注等过程中可能需要更严格的工艺控制,否则易出现缺陷.

压力铸造

优点:利用高压将金属液高速压入精密金属模具型腔内,冷却凝固形成铸件,产品质量好,尺寸稳定,互换性好,生产效率高.

缺点:RQTAl4Si4铸铁压铸时容易产生细小的气孔和缩松,且压铸件塑性低,不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作.

铝4硅4耐热铸铁缩孔缺陷

1. 缩孔产生的原因

凝固方式:RQTAl4Si4铸铁属于糊状凝固方式。在凝固过程中,铸件断面上存在较宽的凝固区域,液态和固态并存的时间较长。当液态金属的补缩通道被较早形成的固态树枝晶堵塞时,就会出现缩孔。

浇注系统设计不合理:如果内浇道的位置、大小和数量不合适,液态金属不能均匀、平稳地填充铸型,可能会导致局部过热或冷却不均匀,使铸件最后凝固的部分得不到足够的液态金属补充,从而产生缩孔。

浇注温度和速度不当:浇注温度过高,液态金属的总体积收缩量增大,同时凝固时间延长,增加了缩孔产生的可能性。浇注速度过快,容易产生紊流,卷入气体,也会影响液态金属的补缩效果。

2. 缩孔对性能的影响

力学性能下降:缩孔的存在会降低铸件的承载能力。在承受拉伸、压缩或弯曲等载荷时,缩孔处容易产生应力集中,导致铸件在较低的载荷下就可能发生断裂,使抗拉强度、屈服强度和抗弯强度等力学性能指标降低。

气密性受损:对于需要密封性能的铸件,缩孔会破坏铸件的气密性。例如在一些高温、高压的管道连接件或容器类铸件中,缩孔会使气体或液体泄漏,影响其正常使用。

3. 防止缩孔的措施

合理设计铸件结构:尽量使铸件壁厚均匀,避免出现厚大部位。如果有厚大部位,可以通过设置冷铁或冒口来改善凝固顺序,使铸件按照有利于补缩的方向凝固。

优化浇注系统:设计合理的浇注系统,如采用底注式浇注,使液态金属能够平稳地上升填充铸型,减少紊流和氧化夹杂物的产生。同时,合理确定内浇道的位置、数量和尺寸,保证液态金属能够有效地对铸件进行补缩。

控制浇注温度和速度:适当降低浇注温度,减少液态金属的体积收缩。同时,控制浇注速度,避免过快或过慢,以保证液态金属能够良好地填充铸型并进行补缩。

采用冒口补缩:在铸件的厚大部位或最后凝固的部位设置合适的冒口,冒口内的液态金属可以在铸件凝固收缩时对其进行补充,从而有效防止缩孔的产生。


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