當(dāng)前位置：鈦元素對灰鑄鐵性能的影響機(jī)制研究簡析[冷芯盒制芯單元]
摘要：本文系統(tǒng)研究了鈦元素在不同碳當(dāng)量條件下對灰鑄鐵組織性能的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)在高碳當(dāng)量（CE＞4.10%）條件下，微量鈦可顯著提升鑄鐵力學(xué)性能并改善斷面均勻性；而在中低碳當(dāng)量（CE=3.65%-3.85%）條件下，鈦元素對灰鑄鐵的組織演變、力學(xué)性能及鑄造缺陷具有復(fù)雜的影響機(jī)制。
關(guān)鍵詞：灰鑄鐵；鈦元素；D型石墨；力學(xué)性能；鑄造缺陷
1. 鈦元素在鑄鐵中的存在形式及作用
在灰鑄鐵生產(chǎn)過程中，鈦元素主要通過生鐵、廢鋼等金屬爐料進(jìn)入鐵液體系。研究表明：
- 鈦主要以化合物形式存在于金屬基體中
- 部分鈦的氮化物/碳氮化物富集于鐵素體-石墨界面
- 高硬度鈦化合物（≥3200HV）會顯著影響切削加工性能
- 過量鈦含量（＞0.096%）易導(dǎo)致加工熱裂紋
2. 實驗研究結(jié)果分析
2.1 石墨形態(tài)演變規(guī)律
在CE=3.65%-3.85%條件下：
（1）鈦元素顯著增加鐵液過冷傾向，促進(jìn)D型石墨形成
（2）濕型砂鑄造工藝下D型石墨形成傾向更為顯著
（3）隨鈦含量增加，D型石墨比例持續(xù)升高
2.2 力學(xué)性能變化特征
（1）高硅碳比條件下，D型石墨比例與力學(xué)性能呈正相關(guān)
（2）CE=3.66%時，隨鈦含量增加強(qiáng)度性能顯著降低
（3）厚大斷面處D型石墨形成對性能改善明顯
2.3 鑄造缺陷形成機(jī)理
（1）鈦、鋁元素協(xié)同作用降低鑄件致密性
（2）當(dāng)Ti=0.17%、Al=0.023%時，縮松缺陷率達(dá)70%
（3）元素偏析加劇微觀縮松形成
3. 鈦合金化的工業(yè)應(yīng)用價值
（1）D型石墨鑄鐵具有優(yōu)異的耐熱性能：
- 抗氧化性提升
- 抗生長性能改善
- 500-700℃工況壽命提高3倍
（2）微量鈦可中和過量氮氣，減少氮氣孔缺陷
（3）在蠕墨鑄鐵中可作為有益合金元素
4. 結(jié)論
（1）鈦含量需根據(jù)碳當(dāng)量精確控制
（2）高CE條件下推薦采用微量鈦合金化
（3）嚴(yán)格控制鈦鋁含量可降低縮松風(fēng)險
（4）不同鑄造工藝需制定差異化鈦控制標(biāo)準(zhǔn)
本研究為灰鑄鐵生產(chǎn)中鈦元素的科學(xué)應(yīng)用提供了重要理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。
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