判定铸铁铁水特性的方法技术

本发明专利技术提供一种在将铸铁的铁水注入铸模之前，在炉前迅速、准确判定其铸件性质的方法。将具备热电偶的铸铁铁水热分析用的３个取样容器各自连接在冷却曲线作图装置上，在其第一取样容器中加激冷化剂并注入铁水，通过其热分析测定其渗碳体共晶温度（ＴＥＣ）；在第二取样容器中不加任何添加剂地注入铁水，由其热分析测定铁水自身的共晶凝固温度变化，进而在第三取样容器中添加石墨化促进剂并注入铁水，由其热分析测定石墨共晶温度（ＴＥＣ），根据相应于上述铁水共晶凝固温度变化范围的上述渗碳体共晶温度（ＴＥＣ）和上述石墨共晶温度（ＴＥＣ）之间的关系判定铸铁铁水的特性。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及判定铸铁特性的方法，更详细地说，是涉及铸造铸铁之前在炉前判定被铸造的铸铁铁水特性的方法。铸铁与铸钢不同，只能测定铁水的化学成分，而不能判定其性质。也就是，这是因为铸铁是石墨和钢的复合材料，因此根据结晶的石墨的分布、形状、石墨化程度，其性质也有所不同。以前，为了得知这种石墨的分布、形状和石墨化程度，在铸铁铁水凝固后，采用显微镜或超声波装置对它进行测定，除此而外，没有适宜的方法。然而，上述方法是通过将铸铁铁水注入铸模后的测定检查进行的，因此这不是一种能在注入前预知铸造后铸铁特性的确切方法。此外，在注入铁水时一般要进行激冷化试验，但这只不过是为了通过它来确认打算制造的铸件薄壁部分是否激冷，只不过简单地知道铁水的部分特性。在铁-碳系平衡状态，可以确认石墨共晶温度(稳定系共晶温度)为1153℃，渗碳体共晶温度(准稳定系共晶温度)为1147℃，但是这两者都是在平衡状态的理想数值，不能根据这两者来判定铁水的特性，以及将它们应用于判定。另外，这两者的共晶温度根据铸铁中的硅及铬(Cr)的含量而有所不同，这也是众所周知。也就是，铸铁中的硅含量如果增加，石墨共晶温度上升而渗碳体共晶温度降低；如果铬含量增加，则渗碳体共晶温度上升。因此，本专利技术的专利技术者们利用铸铁铁水的冷却曲线研究出，根据铸铁铁水的共晶凝固温度和石墨共晶温度，与渗碳体共晶温度的关系，来判定铸铁的特性。可是，作为公知技术利用铸铁铁水的冷却曲线的方法，是一种在铁水中添加碲(Te)后进行渗碳体共晶凝固，测定铁水凝固开始初晶温度和渗碳体共晶温度后，由其冷却曲线求出铁水中的碳(C)及硅(Si)值的利用渗碳体共晶的方法。还有日本国平成5年专利申请第280664号，中华人民共和国专利申请第94117148.5号，美国专利申请第08/320420号。在上述的先有技术中，测定上述渗碳体共晶温度的方法，在含有微量元素的除碳和硅以外铁水的所有化学成分都不变化的情况下，可以在某种程度上求得碳值和硅值，但在铁水化学成分即使有很小的变化时，由于渗碳体共晶温度也变化，因此很难判定碳值和硅值。而且，按照测定渗碳体共晶温度的方法，是一种根据凝固开始初晶温度求碳当量(CE＝C＋1/3Si)后，由渗碳体共晶温度求硅值的联立方程，因此，对铸铁来说，不能对重要的锰(Mn)进行分析。铸铁即使其铁水成分相同，根据其特性和冷却速度不同，铸铁的性质也有很大的差异，因此很多情况依赖于经验技术，特别是共晶晶胞数，拉伸性、强度及硬度等，是在凝固后根据试验测定，要按铁水状态来判断这些性质是极其困难的。而且，在前述的先有技术中，利用显微镜和超声波装置，不能在炉前进行方便的测定，而且还需要专门技术人员等，这是不利的。考虑上述先有技术的各种问题后，本专利技术的重要目的在于提供一种方法，该方法可在将铸铁铁水注入铸模之前，在炉前迅速而准确地判定由此而铸成的铸件的性质。本专利技术的另一个目的在于提供一种方法，该方法可根据铸铁铁水的渗碳体共晶温度和石墨共晶温度以及铁水自身的共晶凝固温度的变化，判定铸铁的特性。为了达到上述目的，本专利技术的特征在于，使用3个用于对铸铁铁水进行热分析的取样容器，在其第一个取样容器中添加激冷化剂，将铁水注入该第一个容器中后，根据其热分析测定渗碳体共晶温度(TEC)和；在其第二个容器中不加任何添加剂地注入铁水，根据其热分析测定铁水自身的共晶凝固温度变化；进而在第三个容器中添加石墨化促进剂后注入铁水，根据其热分析测定石墨共晶温度(TEG)；根据相应于上述铁水共晶凝固温度变化范围的上述渗碳体共晶温度(TEC)和上述石墨共晶温度(TEG)的关系，判定上述铸铁铁水的特性。作为在第一取样容器中添加的激冷化剂，使用碲(Te)，碲的量相对于注入该取样容器中的铸铁铁水的重量约0.2～1.0％。也可以将碲添加量的约50％以下，规定为硒(Se)、铋(Bi)及铬(Cr)。在这种情况下，如果硅的含量在30％(重量)以下，促进石墨化的能力则会降低。如果硅的含量在97％(重量)以上，则会由于硅的纯度过高而使石墨化促进能力不足。碳是促进石墨化的有效元素，如果其含量在30％(重量)以下，则石墨化促进能力不足。本专利技术经过许多实验，结果确认，打算铸造的铸铁铁水的特性，根据铁水自身进行共晶凝固的石墨共晶温度和渗碳体共晶温度之间的温度的位置而决定。也就是，使用加入激冷剂的第一个容器和，不含添加剂的第二容器和，加入石墨化剂的第三个容器，在这些容器中注入铸铁的铁水后使其凝固，由此分别测定各自的铁水的渗碳体共晶温度、石墨共晶温度及铁水自身的共晶凝固温度的变化，调查该铁水自身的共晶凝固温度变化域，在上述铁水的渗碳体共晶温度和石墨共晶温度之间，处于什么样的位置，结果表明，当它处于接近石墨共晶温度的位置上时，显示出所谓A型的良好石墨形状，激冷化程度也低。然而，当处于接近渗碳体共晶凝固温度的位置上时，其铁水的石墨形状不良，激冷化程度高。附图说明图1所示概略图示出为实施本专利技术方法所使用的3个取样容器和冷却曲线作图装置。图2所示曲线图说明由图1所示装置获得的铸铁铁水的冷却曲线。图3是表示根据铸铁铁水中的含铬(Cr)量不同，共晶凝固最高温度(TEM)和共晶过冷最低温度(TES)的温度差(ΔT)和激冷深度之间关系的图。图4是表示根据铸铁铁水中的含铬量不同，共晶过冷最低温度(TES)和渗碳体共晶温度(TEC)的温度差(ΔT1)和激冷深度之间关系的图。图5是表示根据铸铁铁水中的含铬量不同，ΔT1/ΔT3和激冷深度之间关系的图。图6所示显微镜照片示出在不加添加剂的第二个取样容器中注入的铸铁铁水中当ΔT1/ΔT3值为0.73时的铸铁的组织。图7所示显微镜照片示出在不加添加剂的第二个取样容器中注入的铸铁铁水中当ΔT1/ΔT3值为0.56时的铸铁的组织。图8所示显微镜照片示出在不加添加剂的第二个取样容器中注入的铸铁铁水中当ΔT1/ΔT3值为0.25时的铸铁的组织。图9所示显微镜照片示出在不加添加剂的第二个取样容器中注入的铸铁铁水中当ΔT1/ΔT3值为0.10时的铸铁的组织。根据附图详细说明本专利技术的优选实施方案。首先，如图1所示，将具备以前周知的热电偶4的第一、第二及第三这3个取样容器1、2、3的热电偶4的导线连接在各自的冷却曲线作图装置7上。在第一个容器1中加入碲5，第二个容器2中不加任何添加剂，第三个容器中配置75％硅铁合金。作为注入到这些容器中的铸铁铁水的试样，准备以下各种铁水。其中的％为重量％。铁水I由碳(C)3.1％；硅(Si)1.6％；锰(Mn)0.75％；铬(Cr)0.12％组成的铁水。铁水II由碳3.1％；硅1.6％；锰0.75％；铬0.37％组成的铁水。铁水III由碳3.1％；硅1.6％；锰0.75％；铬0.63％组成的铁水。铁水IV由碳3.1％；硅1.6％；锰0.75％；铬0.91％组成的铁水。铁水V由碳3.1％；硅1.6％；锰0.75％；铬1.38％组成的铁水。对I-V这些铁水，用本专利技术的装置7和以前的装置，测定孕育后的时间变化(fading)，进而使用强制板激冷试验片测定激冷深度，调查激冷深度和冷却曲线之间的关系。由不加添加剂的第二取样容器2获得的冷却曲线，如图2中的虚线9所示。共晶凝固最高温度(TEM)和共晶过冷最低温度(TES)之差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种判定铸铁铁水特性的方法，其特征在于，通过在供铸铁铁水热分析用的３个取样容器中的第一个容器中添加激冷化剂后注入铁水，测定其渗碳体共晶温度（ＴＥＣ）和，在上述第二个容器中不加添加剂地注入铁水，由此测定铁水自身的共晶凝固温度变化和，在上述第三个容器中添加石墨化剂后注入铁水，由此测定石墨共晶温度（ＴＥＧ）和，根据相对应于上述铁水共晶凝固温度变化范围的上述渗碳体共晶温度（ＴＥＣ）和上述石墨共晶温度（ＴＥＧ）的关系来判定上述铸铁铁水的特性。２、权利要求１中所述的方法，其特征在于，在上述各取样容器中同时注入铸铁铁水。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：菅野利猛，岩桥淳，佐原荣一，平冈秀孝，森中真行，杉江恒治，久保田泰司，
申请(专利权)人：株式会社木村铸造所，日本萨布兰斯探测工程株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]