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由球墨鑄鐵的凝固特點認為球鐵件易于出現(xiàn)縮孔縮松缺陷,，因而其實現(xiàn)無冒口鑄造較為困難,。闡述了實現(xiàn)球鐵件無冒口鑄造工藝所應(yīng)具備的鐵液成份,、澆注溫度,、冷鐵工藝、鑄型強度和剛度,、孕育處理,、鐵液過濾和鑄件模數(shù)等條件，用大模數(shù)鑄件和小模數(shù)鑄件鑄造工藝實例佐證了自己的觀點。 1,、球墨鑄鐵的凝固特點 球墨鑄鐵與灰鑄鐵的凝固方式不同是由球墨與片墨生長方式不同而造成的,。 在亞共晶灰鐵中石墨在初生奧氏體的邊緣開始析出后，石墨片的兩側(cè)處在奧氏體的包圍下從奧氏體中吸收石墨而變厚,，石墨片的先端在液體中吸收石墨而生長,。 在球墨鑄鐵中，由于石墨呈球狀,，石墨球析出后就開始向周圍吸收石墨,，周圍的液體因為w（C）量降低而變?yōu)楣虘B(tài)的奧氏體并且將石墨球包圍；由于石墨球處在奧氏體的包圍中,，從奧氏體中只能吸收的碳較為有限,，而液體中的碳通過固體向石墨球擴散的速度很慢，被奧氏體包圍又***了它的長大,；所以,，即使球墨鑄鐵的碳當量比灰鑄鐵高很多，球鐵的石墨化卻比較困難,，因而也就沒有足夠的石墨化膨脹來抵消凝固收縮,；因此，球墨鑄鐵容易產(chǎn)生縮孔,。 另外,，包裹石墨球的奧氏體層厚度一般是石墨球徑的1.4倍，也就是說石墨球越大奧氏體層越厚,，液體中的碳通過奧氏體轉(zhuǎn)移至石墨球的難度也越大,。 低硅球墨鑄鐵容易產(chǎn)生白口的根本原因也在于球墨鑄鐵的凝固方式。如上所述,，由于球墨鑄鐵石墨化困難,，沒有足夠的由石墨化產(chǎn)生的結(jié)晶潛熱向鑄型內(nèi)釋放而增大了過冷度，石墨來不及析出就形成了滲碳體,。此外,，球墨鑄鐵孕育衰退快，也是極易發(fā)生過冷的因素之一,。 2.球墨鑄鐵無冒口鑄造的條件 從球墨鑄鐵的凝固特點不難看出,，球墨鑄鐵件要實現(xiàn)無冒口鑄造的難度較大。筆者根據(jù)自己多年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,，對球墨鑄鐵實現(xiàn)無冒口鑄造工藝所需具備的條件作了一些歸納總結(jié),，在此與同行分享。 2.1鐵液成分的選擇 （1）碳當量（CE） 在同等條件下,，微小的石墨在鐵液中容易溶解并且不容易生長,；隨著石墨長大，石墨的生長速度也變快，所以使鐵液在共晶前就產(chǎn)生初生石墨對促進共晶凝固石墨化是非常有利的,。過共晶成分的鐵液就能滿足這樣的條件,，但過高的CE值使石墨在共晶凝固前就長大，長大到一定尺寸時石墨開始上浮,，產(chǎn)生石墨漂浮缺陷,。這時，由石墨化引起的體積膨脹只會造成鐵液液面上升,，不但對鑄件的補縮毫無意義,，而且由于石墨在液態(tài)時吸收了大量的碳，反而造成在共晶凝固時鐵液中的w（C）量低不能產(chǎn)生足夠的共晶石墨,，也就不能抵消由于共晶凝固造成的收縮,。實踐證明，能夠?qū)E值控制在4.30%~4.50%是***理想的,。 （2）硅（Si） 一般認為在Fe-C-Si系合金中,， Si是石墨化元素，w（Si）量高有利于石墨化膨脹,，能夠減少縮孔的發(fā)生,。很少有人知道，Si是阻礙共晶凝固石墨化的,。所以,，不論從補縮的角度考慮，還是從防止碎塊狀石墨產(chǎn)生的角度考慮,，只要能通過強化孕育等措施防止白口產(chǎn)生,，都要盡可能地降低w（Si）量。 （3）碳（C） 在合理的CE值條件下,，盡可能提高w（C）量,。事實證明球墨鑄鐵的w（C）量控制在3.60%~3.70%，鑄件具有***小的收縮率,。 （4）硫（S） S是阻礙石墨球化的主要元素,，球化處理的主要目的就是脫S，但球墨鑄鐵孕育衰退快與w（S）量太低有直接關(guān)系,；所以,，適當?shù)膚（S）量是必要的?？梢詫（S）量控制在0.015%左右,，利用MgS的成核作用增加石墨核心質(zhì)點以增加石墨球數(shù)，減少衰退,。 （5）鎂（Mg） Mg也是阻礙石墨化的元素，所以在保證球化率能夠達到90%以上的前提下，Mg應(yīng)盡可能低,。在原鐵液w（O）,、w（S）量不高的條件下，殘留w（Mg）量能夠控制在0.03%~0.04%是***理想的,。 （6）其他元素 Mn,、P、Cr等所有阻礙石墨化的元素越低越好,。 要注意微量元素的影響,，如Ti。當w（Ti）量低時,，是強力促進石墨化元素,，同時Ti又是碳化物形成元素，又是影響球化促進蠕蟲狀石墨產(chǎn)生的元素,，所以w（Ti）量控制得越低越好,。筆者公司曾經(jīng)有一個非常成熟的無冒口鑄造工藝，由于一時原材料短缺而使用了w（Ti）量為0.1%的生鐵,，生產(chǎn)出的鑄件不但表面有縮陷,，加工后內(nèi)部也出現(xiàn)了集中型縮孔。 總之,，純凈原材料對提高球墨鑄鐵的自補縮能力是有利的,。 2.2澆注溫度 有實驗表明，球墨鑄鐵的澆注溫度從1350℃到1500℃對鑄件收縮的體積沒有明顯的影響,，只不過縮孔的形態(tài)從集中型逐漸向分散型過度,。石墨球的尺寸也隨著澆注溫度的升高逐漸變大，石墨球的數(shù)量逐漸減少,。所以沒有必要苛求過低的澆注溫度,，只要鑄型強度足夠抵抗鐵液的靜壓力，澆注溫度可以高一些,。通過鐵液加熱鑄型減少共晶凝固時的過冷度,，使石墨化有充足的時間進行。不過,，澆注速度要盡可能地快,，以盡量減少型內(nèi)鐵液的溫度差。 2.3冷鐵 根據(jù)筆者使用冷鐵的經(jīng)驗及利用以上理論分析,，冷鐵能夠消除縮孔缺陷的說法并不確切,。一方面，局部使用冷鐵（如打孔部位）,，只能使縮孔轉(zhuǎn)移而不是消除縮孔,；另一方面,，大面積地使用冷鐵而獲得了減少補縮或無冒口的效果，只是無意識地增加了鑄型強度而不是冷鐵減少了液體或共晶凝固收縮,。事實上,，如果冷鐵使用過多，影響了石墨球的長大及石墨化的程度,，相反會加劇收縮,。 2.4鑄型強度和剛度 由于球鐵大都選擇共晶或過共晶成分，鐵液在鑄型中冷卻至共晶溫度所經(jīng)過的時間較長,，也就是鑄型所承受的鐵液靜壓力的時間要比亞共晶成分的灰鑄鐵要長,，鑄型也就更容易產(chǎn)生壓縮性變形。當石墨化膨脹引起的體積增加不能抵消液體收縮+凝固收縮+鑄型變形體積時,，產(chǎn)生縮孔也就在所難免,。所以，足夠的鑄型剛度及抗壓強度是實現(xiàn)無冒口鑄造的重要條件,，有許多覆砂鐵型鑄造工藝實現(xiàn)無冒口鑄造既是這一理論的證明,。 2.5孕育處理 強效孕育劑及瞬時延后孕育工藝既能給予鐵液大量的核心質(zhì)點，又能防止孕育衰退,，能夠保證球墨鑄鐵在共晶凝固時有足夠的石墨球數(shù),；多而小的石墨球減少了液體中的C向石墨核心轉(zhuǎn)移的距離，加快了石墨化速度,，短時內(nèi)大量的共晶凝固又能釋放出較多的結(jié)晶潛熱,，減少了過冷度，既能防止白口的產(chǎn)生,，又能加強石墨化膨脹,。因而。強效孕育對提高球墨鑄鐵的自補縮能力至關(guān)重要,。 2.6鐵液過濾 鐵液經(jīng)過過濾,，濾除了部分氧化夾雜，使鐵液的微觀流動性增強,，可以降低微觀縮孔的產(chǎn)生幾率,。 2.7鑄件模數(shù) 由于鑄態(tài)珠光體球鐵需要加入阻礙石墨化的元素，這會影響石墨化程度,，對鑄件實現(xiàn)自補縮目的有一定影響,，所以有資料介紹，無冒口鑄造適用于牌號在QT500以下的球墨鑄鐵,。除此之外,，由鑄件的形狀尺寸所決定的模數(shù)應(yīng)在3.1cm以上。 值得注意的是,，厚度＜50mm的板類鑄件實現(xiàn)無冒口鑄造是困難的,。 也有資料介紹,，對QT500以上的球墨鑄鐵實現(xiàn)無冒口鑄造工藝的條件是其模數(shù)應(yīng)大于3.6cm。 3.應(yīng)用實例介紹 3.1大模數(shù)鑄件無冒口鑄造工藝實例 材料牌號為GGG70的風(fēng)電增速器行星支架鑄件,，重量為3300kg,，輪廓尺寸為φ1260×1220mm，鑄件模數(shù)約為5.0cm,。鑄件成分為：w（C）3.62%；w（Si）2.15%,；w（Mn）0.25%,；w（P）0.035%；w（S）0.012%,；w（Mg）0.036%,；w（Cu）0.98%。澆注溫度為1370~1380℃ 考慮到鐵液對鑄型下部的壓力較大,，容易使鑄型下部產(chǎn)生壓縮變形,，所以客戶推薦將冷鐵主要集中放置在下部（如圖1）。根據(jù)以往的經(jīng)驗,，開始試制時,，我們決定使用無冒口鑄造工藝，也就是圖1去掉冒口的工藝,。雖然客戶請***人員對所試制鑄件做超聲探傷并未發(fā)現(xiàn)有內(nèi)部缺陷,，解剖結(jié)果也未發(fā)現(xiàn)縮孔缺陷。但對照其它相關(guān)資料及客戶提供的參考工藝,，我們對這么重要的鑄件批量生產(chǎn)后一旦發(fā)生縮孔缺陷的后果甚為擔心,，所以對圖1工藝進行了凝固模擬試驗，模擬結(jié)果如圖2,。 圖1 推薦的冒口補縮工藝 圖2 根據(jù)圖1工藝的模擬結(jié)果 從模擬結(jié)果可見,，液態(tài)收縮已經(jīng)將包括內(nèi)部的3個Φ140×170mm圓形發(fā)熱保溫冒口及外側(cè)的3個320×200×320mm腰圓形發(fā)熱保溫冒口內(nèi)的鐵液全部用盡；因而,，我們在原有320×200×320mm發(fā)熱保溫冒口的上面再加上1個同等大小的冒口,，即將冒口尺寸改為320×200×640mm。但是,，澆鑄后的結(jié)果卻是所有冒口一點收縮的痕跡也沒有,，從而證實了這個鑄件完全可以實現(xiàn)無冒口鑄造。 3.2小模數(shù)鑄件有冒口鑄造實例 圖3所示的蜂窩板材料牌號為QT500-7,，長×寬×高尺寸為1 230×860×32 mm,，鑄件模數(shù)M=3.2/2=1.6 cm。 圖3 蜂窩板毛坯圖 此鑄件模數(shù)遠小于3.1cm,，顯然不適用于無冒口鑄造工藝,，但試制時為了提高工藝出品率,，采用了立澆雨淋式澆口（圖4），原意是想使鑄件在凝固時產(chǎn)生自上而下的溫度梯度,，以利用橫澆口補縮,，但結(jié)果卻是在鑄件的中間部位加工后產(chǎn)生了大面積連通性縮孔（圖4中雙點劃線處）。試制4件無一件成品,。 圖4 試制工藝方案示意圖 于是,，我們改變思路，制定了如圖5所示的臥澆,、冷鐵加冒口工藝,。用冷鐵將鑄件分割成9部分，每部分的中央放置冒口,。改進后的工藝出品率大于75%,，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率在2.0%以下,，由于原材料和工藝都較穩(wěn)定,，加工后幾乎沒有廢品。 圖5 改進后的成熟工藝
+查看全文13 2020-01
如果是正常的干式切削，幾乎所有的鋼材切出來的屑都是要燒了呈現(xiàn)紫色才合理的,。在這里拋開刀片材料,、轉(zhuǎn)速、走刀量,、切削深度,、段屑槽的形狀、刀尖大小等不談,，單談干式切削時鐵屑顏色的變化：銀白色－淡黃色－暗黃色－絳紅色－暗藍色－藍色－藍灰色－灰白色－紫黑色,，溫度也由200攝氏度左右上升到500攝氏度以上，這個顏色變化過程也就是切削過程中所消耗的功的絕大部分轉(zhuǎn)換成切削熱的過程,，同時也可以看作是刀具損耗（鋒利－鈍化－劇烈鈍化－報廢）過程（無積屑瘤時）注意我們通常所說的切削溫度是指平均溫度,。 切削顏色為藍或藍紫色時較為合理，如果銀白或黃色,，則未充分發(fā)揮效率,，如果藍灰則切削用量太大,。使用高速鋼刀具，則削為銀白和微黃為宜,，如果削藍則要減小轉(zhuǎn)速或進給,。 切屑顏色與切削溫度關(guān)系： 銀白色 —— 約<200℃以下 淡黃色 —— 約220℃ 深藍色 —— 約300℃ 淡灰色 —— 約400℃ 深紫黑色 —— 約>500℃ 靠顏色的變化來確定合理參數(shù)只是方法或者手段之一。
+查看全文10 2020-01
熱處理工藝口訣 熱處理是重之重，決定產(chǎn)品高質(zhì)量. 工藝方法應(yīng)優(yōu)化,，設(shè)備性能需掌握. 各段參數(shù)選正確,，***可靠應(yīng)優(yōu)先. 加熱保溫和冷卻，環(huán)環(huán)相扣不馬虎. 用鋼成分有變化,，影響相變要考慮. 利用計算調(diào)參數(shù)，工藝可靠更適用. 鋼種類別要分清,，合理選項更科學(xué). 加熱溫度頗重要,，保溫時間要充分. 高合金鋼要分段，緩慢加熱有保障. 過熱欠熱均不利,，恰好需要多斟酌. 保溫時間要考慮,，加熱條件和狀態(tài). 零件多少和壁厚，選擇計算抓重點. 氧化脫碳要控制,，多種方法可選擇. 營造無氧是關(guān)鍵,，***佳選擇是真空. 零件細長垂直放，薄壁更要防變形. 截面突變要注意,，加熱冷卻要防護. 冷卻大于臨界值,，獲馬氏體是根本. 冷卻掌握要得當，恰當止冷防開裂. 確保硬度打基礎(chǔ),，立即回火去應(yīng)力. 溫度調(diào)整達硬度,，鋼種不同回火變. 多次回火不可少，穩(wěn)定尺寸保性能. 鋼有脆性需快冷,，確保性能要記牢. 硬度性能有依據(jù),，定量關(guān)系可換算. 掌握科學(xué)編工藝，腳踏實地多實踐. 積累經(jīng)驗多總結(jié),，實用快捷更可靠.
+查看全文06 2020-01
消失模鑄造技術(shù)是用泡沫塑料制作成與零件結(jié)構(gòu)和尺寸完全一樣的實型模具,，經(jīng)浸涂耐火粘結(jié)涂料，烘干后進行干砂造型,，振動緊實,，然后澆入金屬液使模樣受熱氣化消失，而得到與模樣形狀一致的金屬零件的鑄造方法,。 1,、壓力消失模鑄造技術(shù) 壓力消失模鑄造技術(shù)是消失模鑄造技術(shù)與壓力凝固結(jié)晶技術(shù)相結(jié)合的鑄造新技術(shù),，它是在帶砂箱的壓力灌中，澆注金屬液使泡沫塑料氣化消失后,，迅速密封壓力灌,，并通入一定壓力的氣體，使金屬液在壓力下凝固結(jié)晶成型的鑄造方法,。這種鑄造技術(shù)的特點是能夠顯著減少鑄件中的縮孔,、縮松、氣孔等鑄造缺陷,，提高鑄件致密度,，改善鑄件力學(xué)性能。 2,、真空低壓消失模鑄造技術(shù) 真空低壓消失模鑄造技術(shù)是將負壓消失模鑄造方法和低壓反重力澆注方法復(fù)合而發(fā)展的一種新鑄造技術(shù),。真空低壓消失模鑄造技術(shù)的特點是：綜合了低壓鑄造與真空消失模鑄造的技術(shù)優(yōu)勢，在可控的氣壓下完成充型過程,，大大提高了合金的鑄造充型能力,；與壓鑄相比，設(shè)備投資小,、鑄件成本低,、鑄件可熱處理強化；而與砂型鑄造相比,，鑄件的精度高,、表面粗糙度小、生產(chǎn)率高,、性能好,；反重力作用下，直澆口成為補縮短通道,，澆注溫度的損失小,，液態(tài)合金在可控的壓力下進行補縮凝固，合金鑄件的澆注系統(tǒng)簡單有效,、成品率高,、組織致密；真空低壓消失模鑄造的澆注溫度低,，適合于多種有色合金,。 3、振動消失模鑄造技術(shù) 振動消失模鑄造技術(shù)是在消失模鑄造過程中施加一定頻率和振幅的振動,，使鑄件在振動場的作用下凝固,，由于消失模鑄造凝固過程中對金屬溶液施加了一定時間振動，振動力使液相與固相間產(chǎn)生相對運動，而使枝晶破碎,，增加液相內(nèi)結(jié)晶核心,，使鑄件***終凝固組織細化、補縮提高,，力學(xué)性能改善,。該技術(shù)利用消失模鑄造中現(xiàn)成的緊實振動臺，通過振動電機產(chǎn)生的機械振動,，使金屬液在動力激勵下生核,，達到細化組織的目的，是一種操作簡便,、成本低廉,、無環(huán)境污染的方法。 4,、半固態(tài)消失模鑄造技術(shù) 半固態(tài)消失模鑄造技術(shù)是消失模鑄造技術(shù)與半固態(tài)技術(shù)相結(jié)合的新鑄造技術(shù),，由于該工藝的特點在于控制液固相的相對比例，也稱轉(zhuǎn)變控制半固態(tài)成形,。該技術(shù)可以提高鑄件致密度,、減少偏析、提高尺寸精度和鑄件性能,。 5、消失模殼型鑄造技術(shù) 消失模殼型鑄造技術(shù)是熔模鑄造技術(shù)與消失模鑄造結(jié)合起來的新型鑄造方法,。該方法是將用發(fā)泡模具制作的與零件形狀一樣的泡沫塑料模樣表面涂上數(shù)層耐火材料,，待其硬化干燥后，將其中的泡沫塑料模樣燃燒氣化消失而制成型殼,，經(jīng)過焙燒,，然后進行澆注，而獲得較高尺寸精度鑄件的一種新型精密鑄造方法,。它具有消失模鑄造中的模樣尺寸大,、精密度高的特點，又有熔模精密鑄造中結(jié)殼精度,、強度等優(yōu)點,。與普通熔模鑄造相比，其特點是泡沫塑料模料成本低廉,，模樣粘接組合方便,，氣化消失容易，克服了熔模鑄造模料容易軟化而引起的熔模變形的問題,，可以生產(chǎn)較大尺寸的各種合金復(fù)雜鑄件 6,、消失模懸浮鑄造技術(shù) 消失模懸浮鑄造技術(shù)是消失模鑄造工藝與懸浮鑄造結(jié)合起來的一種新型實用鑄造技術(shù)。該技術(shù)工藝過程是金屬液澆入鑄型后，泡沫塑料模樣氣化,，夾雜在冒口模型的懸浮劑（或?qū)腋┓胖迷谀幽程囟ㄎ恢?，或?qū)腋┡cEPS一起制成泡沫模樣）與金屬液發(fā)生物化反應(yīng)從而提高鑄件整體（或部分）組織性能。
+查看全文03 2020-01
歡聲笑語辭舊歲,，豪情滿懷迎新年,！伴隨著收獲的喜悅，滿懷著對美好未來的憧憬,，我們共同迎來了2020年,！ 新的一年開啟新的希望，新的歷程承載新的夢想,，值此2020年元旦來臨之際,，洛陽順祥機械設(shè)備有限公司向過去一年來奮戰(zhàn)在公司每一個工作崗位上的廣大員工及員工家屬致以節(jié)日的問候，向關(guān)心和支持順祥發(fā)展的各級領(lǐng)導(dǎo),、客戶表示衷心的感謝,！祝大家2020年身體健康、工作順利,、闔家幸福,、萬事如意！ 洛陽順祥祝您元旦快樂,！
+查看全文01 2020-01
螺絲釘對應(yīng)的英文單詞是Screw,，除了名字里有學(xué)問,，小小的螺絲釘從被發(fā)明到被規(guī)定為順時針擰緊、逆時針松開,，經(jīng)歷了幾千年的時間,。 柏拉圖的朋友發(fā)明了螺釘 六種***簡單的機械工具是：螺絲釘、傾斜面,、杠桿,、滑輪,、楔子、輪子,、輪軸,。 螺釘位列六大簡單機械之中，但說穿了也不過是一個軸心與圍繞著它蜿蜒而上的傾斜平面,。時至今日,，螺釘已經(jīng)發(fā)展出了標準的尺寸。使用螺釘?shù)牡湫头椒ㄊ怯庙槙r針的旋轉(zhuǎn)來擰緊它（與之相對,，用逆時針的旋轉(zhuǎn)來擰松）,。 順時針擰緊主要由右撇子決定的 然而，由于發(fā)明之初的螺絲釘皆為人工打造,，其螺絲的細密程度并不一致,，往往由工匠的個人喜好決定。 到了16世紀中期,，法國宮廷工程師Jaques Besson發(fā)明了可以切割成螺絲的車床,，后來這種技術(shù)花了100年的時間得以推廣。英國人Henry Maudsley于1797年發(fā)明了現(xiàn)代車床,，有了它,，螺紋的精細程度顯著提高。盡管如此,，螺絲的大小及細密程度依舊沒有統(tǒng)一標準,。 這種情況于1841年得到改變。Maudsley的徒弟Joseph Whitworth向市政工程師學(xué)會遞交了一篇文章,，呼吁統(tǒng)一螺絲型號一體化,。他提了兩點建議： 1、螺釘螺紋的傾角應(yīng)該以55°為標準,； 2、不考慮螺絲的直徑,，每英尺的絲數(shù)應(yīng)該采取一定的標準,。 螺釘雖小，早期需要n種機床和n+1種刀具制成 早期的螺釘不容易制造,，因為其生產(chǎn)過程“需要三種刀具兩種機床”,。 為了解決英式標準的生產(chǎn)制造問題，美國人William Sellers在1864年發(fā)明了一種平頂平跟的螺紋,，這點小小的改變讓螺絲釘制造起來只需要一種刀具和機床,。更快捷、更簡單,、也更便宜,。 Sellers螺絲釘?shù)穆菁y在美國流行起來，并且很快成為美國鐵路公司的應(yīng)用標準。 螺栓連接件的特性 擰緊過程的主要變量： （1）扭矩（T）：所施加的擰緊動力矩,，單位牛米（Nm）,； （2）夾緊力（F）：連接體間的實際軸向夾（壓）緊大小，單位牛（N）,； （3）摩擦系數(shù)（U）：螺栓頭,、螺紋副中等所消耗的扭矩系數(shù)； （4）轉(zhuǎn)角（A）：基于一定的扭矩作用下,，使螺栓再產(chǎn)生一定的軸向伸長量或連接件被壓縮而需要轉(zhuǎn)過的螺紋角度,。
+查看全文22 2019-10
1,、鑄造性（可鑄性） 指金屬材料能用鑄造的方法獲得合格鑄件的性能,。鑄造性主要包括流動性，收縮性和偏析,。流動性是指液態(tài)金屬充滿鑄模的能力,，收縮性是指鑄件凝固時，體積收縮的程度,，偏析是指金屬在冷卻凝固過程中,，因結(jié)晶先后差異而造成金屬內(nèi)部化學(xué)成分和組織的不均勻性。 2,、可鍛性 指金屬材料在壓力加工時,，能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能。它包括在熱態(tài) 或冷態(tài)下能夠進行錘鍛,，軋制,，拉伸，擠壓等加工,?？慑懶缘暮脡闹饕c金屬材料的化學(xué)成分有關(guān)。 3,、切削加工性（可切削性,，機械加工性） 指金屬材料被刀具切削加工后而成為合格工件的難易程度。切削加工性好壞常用加工后工件的表面粗糙度,，允許的切削速度以及刀具的磨損程度來衡量,。它與金屬材料的化學(xué)成分，力學(xué)性能,，導(dǎo)熱性及加工硬化程度等諸多因素有關(guān),。通常是用硬度和韌性作切削加工性好壞的大致判斷,。一般講，金屬材料的硬度愈高愈難切削,，硬度雖不高,，但韌性大，切削也較困難,。 4,、焊接性（可焊性） 指金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性能。主要是指在一定的焊接工藝條件下,，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度,。它包括兩個方面的內(nèi)容：一是結(jié)合性能，即在一定的焊接工藝條件下,，一定的金屬形成焊接缺陷的敏感性,，二是使用性能，即在一定的焊接工藝條件下,，一定的金屬焊接接頭對使用要求的適用性,。 5、熱處理 ?。?）退火：指金屬材料加熱到適當?shù)臏囟?，保持一定的時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝,。常見的退火工藝有：再結(jié)晶退火,，去應(yīng)力退火，球化退火,，完全退火等,。退火的目的：主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性,，以利切削加工或壓力加工,，減少殘余應(yīng)力，提高組織和成分的均勻化,，或為后道熱處理作好組織準備等,。 （2）正火：指將鋼材或鋼件加熱到Ac3或Acm（鋼的上臨界點溫度）以上30～50℃,，保持適當時間后,，在靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝,。正火的目的：主要是提高低碳鋼的力學(xué)性能,，改善切削加工性，細化晶粒,，消除組織缺陷,，為后道熱處理作好組織準備等,。 （3）淬火：指將鋼件加熱到Ac3或Ac1（鋼的下臨界點溫度）以上某一溫度,，保持一定的時間,，然后以適當?shù)睦鋮s速度，獲得馬氏體（或貝氏體）組織的熱處理工藝,。常見的淬火工藝有鹽浴淬火,，馬氏體分級淬火，貝氏體等溫淬火,，表面淬火和局部淬火等,。淬火的目的：使鋼件獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度,，強度和耐磨性,，為后道熱處理作好組織準備等。 ?。?）回火：指鋼件經(jīng)淬硬后,，再加熱到Ac1以下的某一溫度，保溫一定時間,，然后冷卻到室溫的熱處理工藝,。常見的回火工藝有：低溫回火，中溫回火,，高溫回火和多次回火等,。回火的目的：主要是消除鋼件在淬火時所產(chǎn)生的應(yīng)力,，使鋼件具有高的硬度和耐磨性外,，并具有所需要的塑性和韌性等。 ?。?）調(diào)質(zhì)：指將鋼材或鋼件進行淬火及回火的復(fù)合熱處理工藝,。使用于調(diào)質(zhì)處理的鋼稱調(diào)質(zhì)鋼。它一般是指中碳結(jié)構(gòu)鋼和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼,。 ?。?）化學(xué)熱處理：指金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層,，以改變其化學(xué)成分,，組織和性能的熱處理工藝。常見的化學(xué)熱處理工藝有：滲碳,，滲氮,，碳氮共滲，滲鋁,，滲硼等,?；瘜W(xué)熱處理的目的：主要是提高鋼件表面的硬度，耐磨性,，抗蝕性,，抗疲勞強度和抗氧化性等。 ?。?）固溶處理：指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持,，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝,。固溶處理的目的：主要是改善鋼和合金的塑性和韌性,，為沉淀硬化處理作好準備等。 ?。?）沉淀硬化（析出強化）：指金屬在過飽和固溶體中溶質(zhì)原子偏聚區(qū)和（或）由之脫溶出微粒彌散分布于基體中而導(dǎo)致硬化的一種熱處理工藝,。如奧氏體沉淀不銹鋼在固溶處理后或經(jīng)冷加工后，在400～500℃或700～800℃進行沉淀硬化處理,，可獲得很高的強度,。 （9）時效處理：指合金工件經(jīng)固溶處理,，冷塑性變形或鑄造,，鍛造后，在較高的溫度放置或室溫保持,，其性能,，形狀，尺寸隨時間而變化的熱處理工藝,。若采用將工件加熱到較高溫度,，并較長時間進行時效處理的時效處理工藝，稱為人工時效處理,，若將工件放置在室溫或自然條件下長時間存放而發(fā)生的時效現(xiàn)象,，稱為自然時效處理。時效處理的目的,，消除工件的內(nèi)應(yīng)力,，穩(wěn)定組織和尺寸，改善機械性能等,。 ?。?0）淬透性：指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性,。鋼材淬透性好與差,，常用淬硬層深度來表示。淬硬層深度越大，則鋼的淬透性越好,。鋼的淬透性主要取決于它的化學(xué)成分，特別是含增大淬透性的合金元素及晶粒度,，加熱溫度和保溫時間等因素有關(guān),。淬透性好的鋼材，可使鋼件整個截面獲得均勻一致的力學(xué)性能以及可選用鋼件淬火應(yīng)力小的淬火劑,，以減少變形和開裂,。 （11）臨界直徑（臨界淬透直徑）：臨界直徑是指鋼材在某種介質(zhì)中淬冷后,，心部得到全部馬氏體或50%馬氏體組織時的***大直徑,，一些鋼的臨界直徑一般可以通過油中或水中的淬透性試驗來獲得。 ?。?2）二次硬化：某些鐵碳合金（如高速鋼）須經(jīng)多次回火后,，才進一步提高其硬度。這種硬化現(xiàn)象,，稱為二次硬化,，它是由于特殊碳化物析出和（或）由于參與奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體所致。 ?。?3）回火脆性：指淬火鋼在某些溫度區(qū)間回火或從回火溫度緩慢冷卻通過該溫度區(qū)間的脆化現(xiàn)象,。回火脆性可分為***類回火脆性和第二類回火脆性,。***類回火脆性又稱不可逆回火脆性,，主要發(fā)生在回火溫度為250～400℃時，在重新加熱脆性消失后,，重復(fù)在此區(qū)間回火,，不再發(fā)生脆性，第二類回火脆性又稱可逆回火脆性,，發(fā)生的溫度在400～650℃,，當重新加熱脆性消失后，應(yīng)迅速冷卻,，不能在400～650℃區(qū)間長時間停留或緩冷,，否則會再次發(fā)生催化現(xiàn)象?；鼗鸫嘈缘陌l(fā)生與鋼中所含合金元素有關(guān),，如錳，鉻,，硅,，鎳會產(chǎn)生回火脆性傾向，而鉬,，鎢有減弱回火脆性傾向,。
+查看全文21 2019-10
鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史,。中國約在公元前1700～前1000年之間已進入青銅鑄件的全盛期,，工藝上已達到相當高的水平。 鑄造是將液體金屬澆鑄到與零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中,，待其冷卻凝固后,，以獲得零件或毛坯的方法。被鑄物質(zhì)多為原為固態(tài)但加熱至液態(tài)的金屬（例：銅,、鐵,、鋁、錫,、鉛等）,，而鑄模的材料可以是砂、金屬甚至陶瓷,。因應(yīng)不同要求,，使用的方法也會有所不同。 下面為大家講解集中常用的鑄造工藝 1,、熔模鑄造又稱失蠟鑄造,，包括壓蠟、修蠟,、組樹,、沾漿、熔蠟,、澆鑄金屬液及后處理等工序,。失蠟鑄造是用蠟制作所要鑄成零件的蠟?zāi)＃缓笙災(zāi)Ｉ贤恳阅酀{,，這就是泥模,。泥模晾干后，在焙燒成陶模,。一經(jīng)焙燒,，蠟?zāi)Ｈ咳刍魇В皇Ｌ漳?。一般制泥模時就留下了澆注口,，再從澆注口灌入金屬熔液，冷卻后，所需的零件就制成了,。 2,、壓鑄（注意壓鑄不是壓力鑄造的簡稱）是一種金屬鑄造工藝，其特點是利用模具腔對融化的金屬施加高壓,。模具通常是用強度更高的合金加工而成的,，這個過程有些類似注塑成型。 3,、砂模鑄造 就是用砂子制造鑄模。砂模鑄造需要在砂子中放入成品零件模型或木制模型(模樣),，然后在模樣周末填滿砂子,，開箱取出模樣以后砂子形成鑄模。為了在澆鑄金屬之前取出模型,，鑄模應(yīng)做成兩個或更多個部分;在鑄模制作過程中,，必須留出向鑄模內(nèi)澆鑄金屬的孔和排氣孔，合成澆注系統(tǒng),。鑄模澆注金屬液體以后保持適當時間,，一直到金屬凝固。取出零件后,，鑄模被毀,，因此必須為每個鑄造件制作新鑄模。 4,、離心鑄造是將液體金屬注入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi),，使金屬液在離心力的作用下充滿鑄型和形成鑄件的技術(shù)和方法。離心鑄造所用的鑄型,，根據(jù)鑄件形狀,、尺寸和生產(chǎn)批量不同，可選用非金屬型(如砂型,、殼型或熔模殼型),、金屬型或在金屬型內(nèi)敷以涂料層或樹脂砂層的鑄型。 5,、模鍛是在專用模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法,。根據(jù)設(shè)備不同，模鍛分為錘上模鍛,，曲柄壓力機模鍛,，平鍛機模鍛，摩擦壓力機模鍛等,。輥鍛是材料在一對反向旋轉(zhuǎn)模具的作用下產(chǎn)生塑性變形得到所需鍛件或鍛坯的塑性成形工藝,。它是成形軋制(縱軋)的一種特殊形式。 6、鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力,，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機械性能,、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓(鍛造與沖壓)的兩大組成部分之一,。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷,，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，同時由于保存了完整的金屬流線,，鍛件的機械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件,。相關(guān)機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件,，除形狀較簡單的可用軋制的板材,、型材或焊接件外，多采用鍛件,。 7,、低壓鑄造 在低壓氣體作用下使液態(tài)金屬充填鑄型并凝固成鑄件的鑄造方法。低壓鑄造***初主要用于鋁合金鑄件的生產(chǎn),，以后進一步擴展用途,，生產(chǎn)熔點高的銅鑄件、鐵鑄件和鋼鑄件,。 8,、軋制又稱壓延，指的是將金屬錠通過一對滾輪來為之賦形的過程,。如果壓延時,，金屬的溫度超過其再結(jié)晶溫度，那么這個過程被稱為“熱軋”,，否則稱為“冷軋”,。壓延是金屬加工中***常用的手段。 9,、壓力鑄造的實質(zhì)是在高壓作用下,，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型(壓鑄模具)型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法,。 10,、消失模鑄造是把與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后,，埋在干石英砂中振動造型,，在負壓下澆注，使模型氣化,，液體金屬占據(jù)模型位置,，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法,。消失模鑄造是一種近無余量、精確成型的新工藝,，該工藝無需取模,、無分型面、無砂芯,，因而鑄件沒有飛邊,、毛刺和拔模斜度，并減少了由于型芯組合而造成的尺寸誤差,。 11,、擠壓鑄造又稱液態(tài)模鍛，是使熔融態(tài)金屬或半固態(tài)合金,，直接注入敞口模具中,，隨后閉合模具，以產(chǎn)生充填流動,，到達制件外部形狀,，接著施以高壓,，使已凝固的金屬（外殼）產(chǎn)生塑性變形,，未凝固金屬承受等靜壓，同時發(fā)生高壓凝固,，***后獲得制件或毛坯的方法,，以上為直接擠壓鑄造；還有間接擠壓鑄造指將熔融態(tài)金屬或半固態(tài)合金通過沖頭注入密閉的模具型腔內(nèi),，并施以高壓,，使之在壓力下結(jié)晶凝固成型，***后獲得制件或毛坯的方法,。 12,、連續(xù)鑄造是利用貫通的結(jié)晶器在一端連續(xù)地澆入液態(tài)金屬，從另一端連續(xù)地拔出成型材料的鑄造方法,。
+查看全文18 2019-10
1.采用高爐新工藝減少CO2排放 目前，高爐采取熱風(fēng)熱送,，熱風(fēng)中的氮起熱傳遞的作用,，但對還原不起作用,。氧氣高爐煉鐵工藝是從風(fēng)口吹入冷氧氣，隨著還原氣體濃度的升高,，能夠提高高爐的還原功能,。由于氣體單耗的下降和還原速度的提高，因此如果產(chǎn)量一定,，高爐內(nèi)容積就可比目前高爐減小1/3,，還有助于緩解原料強度等條件的制約。 國外進行了一些氧氣高爐煉鐵的試驗,，但都停留在理論研究,。日本已采用試驗高爐進行了高爐吹氧煉鐵實驗和在實際高爐進行氧氣燃燒器的燃燒實驗。大量的制氧會增加電耗,，這也是一個需要研究的課題,。但是，由于爐頂氣體中的氮是游離氮,，有助于高爐內(nèi)氣體的循環(huán),，且由于氣體量少、CO2分壓高,，因此CO2的分離比目前的高爐容易,。將來在可進行工業(yè)規(guī)模CO2分離的情況下，可以大幅度減少CO2的排放,。如果能開發(fā)出能源效率比目前的深冷分離更好的制氧方法,，將會得到更高的好評。 對氧氣高爐煉鐵工藝,、以氧氣高爐為基礎(chǔ)再加上CO2分離及爐頂氣體循環(huán)的煉鐵工藝進行了比較,。兩種工藝都噴吹大量的粉煤作為輔助還原劑。由于高爐上部沒有起熱傳遞作用的氮,，熱量不足,，因此要噴吹循環(huán)氣體。以氧氣高爐為基礎(chǔ)再加上CO2分離及爐頂氣體循環(huán)的煉鐵工藝,，在去除高爐爐頂氣體中的CO2后,，再將其從爐身上部或風(fēng)口吹入，可提高還原能力,。對未利用的還原氣體進行再利用,，可大幅度削減輸入碳的量，可大幅度減少CO2排放,。高爐內(nèi)的還原變化,，可分為CO氣體還原、氫還原和固體碳的直接還原,，在普通高爐中它們的還原率分別為60%,、10%和30%,。如果對爐頂氣體進行CO2分離，并循環(huán)利用CO氣體,，就能提高氣體的還原功能,，使直接還原比率降至10%左右，從而降低還原劑比,。 為降低焦比,，在外部制造還原氣體再吹入高爐內(nèi)的想法很早就有，日本從20世紀70年代就進行技術(shù)開發(fā),，主要有FTG法和NKG法,。前者是通過重油的部分氧化制造還原氣體再從高爐爐身上部吹入；后者是用高爐爐頂煤氣中的CO2對焦爐煤氣中的甲烷進行改質(zhì)后作為高溫還原氣體吹入高爐,。這些工藝技術(shù)的原本目的就是要大幅度降低焦比,，它們與爐頂煤氣循環(huán)在技術(shù)方面有許多共同點和參考之處。已對高爐內(nèi)煤氣的滲透進行了廣泛的研究,，如模型計算和爐身煤氣噴吹等,。 在以氧氣高爐外加CO2分離并進行爐頂煤氣循環(huán)工藝為基礎(chǔ)的整個煉鐵廠的CO2產(chǎn)生量中，根據(jù)模型計算可知利用爐頂煤氣循環(huán)可將高爐還原劑比降到434kg/t,。由于不需要熱風(fēng)爐,，因此可減少該工序產(chǎn)生的CO2。但另一方面,，由于制氧消耗的電力會使電廠增加CO2的產(chǎn)生量,?？偟膩碚f,，可以減少CO2排放9%。如果在制氧過程中能使用外部產(chǎn)生的清潔能源,，削減CO2的效果會進一步增大,。 這些技術(shù)的發(fā)展趨勢因循環(huán)煤氣量的分配和供給下道工序能源設(shè)定的不同而不同，其中還包括了其它的條件,。 采用模擬模型求出的CO2削減率的變化,。 上部基準線為輸入碳的削減率。如果能排除因CO2分離而固定的CO2,，作為出口側(cè)基準線的CO2就能減少大約50%,。也就是說，如果能從單純的CO2分離向CO2的輸送,、存貯和固定進行展開,，就能大幅度削減CO2。但是,，為同時減少供給下道工序的能源,，因此同時對下道工序進行節(jié)能是很重要的,。在一般煉鐵廠的下道工序中需要0.8-1.0Gcal/t的能源，在考慮補充能源的情況下,，***好使用與碳無關(guān)的能源,。如果能忽略供給下道工序的能源，***大限度地使用生產(chǎn)中所產(chǎn)生的氣體,，如爐頂煤氣的循環(huán)利用等,，就可以減少大約25%的輸入碳。這相當于歐洲ULCOS的新型高爐（NBF）的目標,。 2.爐頂煤氣循環(huán)利用和氫氣利用的評價 為減少CO2排放,，日本政府正在積極推進COURSE50項目。所謂COURSE50項目就是通過采用創(chuàng)新技術(shù)減少CO2排放,，并分離,、回收CO2，50指目標年是2050年,。 爐頂煤氣循環(huán)利用和氫氣利用的工藝是由對焦爐煤氣中的甲烷進行水蒸汽改質(zhì),、使氫增加并利用這種氫進行還原的方法和從高爐爐頂煤氣中分離CO2再將爐頂煤氣循環(huán)利用于高爐的工藝構(gòu)成。在利用氫時由于制氫需要消耗很多的能源,，因此總的工藝評價產(chǎn)生了問題,，但該工藝能通過利用焦爐煤氣的顯熱來補充水蒸汽改質(zhì)所需的熱能。計算結(jié)果表明,，由于CO2的分離,、固定和氫的利用，高爐煉鐵可減少CO2排放30%,。氫還原的優(yōu)點是還原速度快,。但由于氫還原是吸熱反應(yīng)，與CO還原不同,，因此必須注意氫還原擴大時高爐上部的熱平衡,。根據(jù)理查德圖對從風(fēng)口噴吹氫時的熱平衡進行了計算。結(jié)果可知,，當從風(fēng)口噴吹的氫還原率比普通操作倍增時,，由于氫還原的吸熱反應(yīng)和風(fēng)口回旋區(qū)溫度保障需要而要求富氧鼓風(fēng)的影響，高爐上部氣體的供給熱能和固體側(cè)所需的熱能沒有多余,，接近熱能移動的操作極限,，因此難以大量利用氫。如果高爐具備還原氣體的制造功能,，并能使用天然氣或焦爐煤氣等氫系氣體,，那么利用氣體中的C成分就能達到熱平衡，還能分享到氫還原的好處,。在各種氣體中,，天然氣是***好的氣體,。在一面從外部補充熱能，一面制氫的工藝研究中還包含了優(yōu)化噴吹量和優(yōu)化噴吹位置等課題,。 高爐內(nèi)的還原可分為CO氣體間接還原,、氫還原和直接還原，根據(jù)其還原的分配比可以明確還原平衡控制,、爐頂煤氣循環(huán)或氫還原強化的方向,。根據(jù)模型計算可知，在普通高爐基本條件下,，CO間接還原為62%,、氫還原為11%、直接還原為27%,。 在氧氣高爐的基礎(chǔ)上對爐頂煤氣進行CO2分離,，由此可提高返回高爐內(nèi)的CO氣體的還原能力，此時雖然CO氣體的還原能力會因循環(huán)氣體量分配的不同而不同,，但CO還原會提高到大約80%,，直接還原會下降到10%以下。根據(jù)噴吹的氫系氣體如COG,、天然氣和氫的計算結(jié)果可知,，在氫還原加強的情況下，會出現(xiàn)氫還原增加,、直接還原下降的情況,。另一方面，循環(huán)氣體的上下運動會使輸入碳減少,，實現(xiàn)低碳煉鐵的目標,。另外，當還原氣體都是從爐身部吹入時,，其在爐內(nèi)的浸透和擴散會影響到還原效果,。根據(jù)模型計算可知,，氣體的滲透受動量平衡的控制,。采用CH4對CO2進行改質(zhì)，并以爐頂煤氣中的CO2作為改質(zhì)源,，還原氣體的性狀不會偏向氫,。 從CO2總產(chǎn)生量***小的觀點來看，在爐頂煤氣循環(huán)和氧氣高爐的基礎(chǔ)上,，還要考慮噴吹還原氣體時的工藝優(yōu)化,。在2050年實現(xiàn)COURSE50項目后，為追求新的煉鐵工藝,，還必須對熱風(fēng)高爐的基礎(chǔ)概念做進一步的研究,。 3.歐洲ULCOS ULCOS是一個由歐洲15國48家企業(yè)和研究機構(gòu)共同參與的研究課題,，始于2004年，它以歐盟旗下的煤與鋼研究基金（RFCS基金）推進研究,。 該研究課題由9個子課題構(gòu)成,，技術(shù)研究范圍很廣，甚至包括了電解法煉鐵工藝研究,。重點是高爐爐頂煤氣循環(huán)為特征的新型高爐（NBF）,、熔融還原（HIsarna）和直接還原工藝的研究。當前,，在推進這些研究的同時,，要全力做好未來削減CO2排放50%目標的***佳工藝的研究。目前,，研究的核心課題是NBF,。根據(jù)還原氣體的再加熱、還原氣體的噴吹位置,，對4種模型進行了研究,。 作為NBF工藝的驗證，采用了瑞典的MEFOS試驗高爐（爐內(nèi)容積8m3）,，從2007年9月開始進行6周NBF實際操作試驗,。在兩種模型條件下，用VPSA對爐頂煤氣中的CO2進行吸附分離,，然后從高爐風(fēng)口和爐身下部進行噴吹試驗,，結(jié)果表明可削減輸入碳24%。今后,，加上可再生物的利用,，能夠?qū)崿F(xiàn)削減CO2排放50%左右的目標。為驗證實際高爐中噴吹還原氣體的效果,，下一步準備采用小型商業(yè)高爐進行爐頂煤氣循環(huán)試驗,，但由于研究資金的問題，研究進度有些遲緩,。 另外,，荷蘭CORUS將開始進行HIsarna熔融還原工藝的中間試驗。該技術(shù)是將澳大利亞的HIsmelt技術(shù)與20世紀90年代CORUS開發(fā)的CCF（氣體循環(huán)式轉(zhuǎn)爐）結(jié)合的工藝,。該工藝的特征是,，先將煤進行預(yù)處理，炭化后作為熔融還原爐的碳材,，通過二次燃燒使熔融還原爐產(chǎn)生的氣體變成高濃度CO2,，然后對CO2進行分離，并將產(chǎn)生的熱能變換成電能。氫的利用也是ULCOS研究的課題之一,，主要目的是利用天然氣的改質(zhì),，將氫用于礦石的直接還原。這不僅僅是針對高爐的研究課題,，同時還涉及實施國的各種不同的實際工藝研究,。 4.與資源國的合作和分散型煉鐵廠的構(gòu)想 鋼鐵生產(chǎn)國從資源國進口了大量的煤和鐵礦石，從物流方面來看,，鋼鐵生產(chǎn)是從資源國的開采就開始了,。從削減CO2的觀點來看，并沒有從開采,、輸送和鋼鐵生產(chǎn)的全過程來研究***佳的CO2減排辦法,。就鐵礦石而言，它是產(chǎn)生CO2的物質(zhì)根源,，鋼鐵生產(chǎn)國在進口鐵礦石的同時也進口了鐵礦石中的氧和鐵,，因此鋼鐵生產(chǎn)國幾乎統(tǒng)包了CO2產(chǎn)生的全過程。雖然對煤進行了預(yù)處理,，但從經(jīng)濟性方面來看,，為實現(xiàn)削減CO2的低碳高爐操作，應(yīng)加強與之相符的原料性狀的管理,，如原料的品位等,。同時應(yīng)在大量處理原料的資源國加強對原料性狀的改善，研究減少CO2排放的方法,。鐵礦石中的氧,、脈石、水分和煤中的灰分與高爐還原劑比有直接的關(guān)系,，在鋼鐵生產(chǎn)中因脈石和灰分而產(chǎn)生的高爐渣會增加CO2的產(chǎn)生量,。因此，如果資源國能進一步提高鐵礦石和煤的品位,，就能改善焦炭和燒結(jié)礦的性狀,、降低焦比，從而有助于高爐實現(xiàn)低還原劑比操作,。根據(jù)計算可知,，煤灰分減少2%，可降低還原劑比10kg/t鐵水,。另外,，從削減CO2排放的觀點來看，還應(yīng)該考慮從資源開采到鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的各種CO2減排方法,。 日本田中等人提出了以海外資源國生產(chǎn)還原鐵為軸線的分散型煉鐵廠的構(gòu)想。目前，人們重視大型高爐的生產(chǎn)率,，追求集中式的生產(chǎn)工藝,，但對于資源問題和削減CO2的問題缺乏應(yīng)對能力。從這些觀點來看,，應(yīng)把作為粗原料的鐵的生產(chǎn)分散到資源國,，通過合作來解決目前削減CO2的課題。擴大廢鋼的使用,，可以大幅度減少CO2的排放,，但日本廢鋼的進口量有限，因此日本提出了實現(xiàn)清潔生產(chǎn)應(yīng)將生產(chǎn)地域分散,，確保鐵源的構(gòu)想,。 還原鐵的生產(chǎn)方法有許多種，下面只介紹可使用普通煤的轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)法的ITmk3和FASTMET,。它們不受原料煤的制約,，采用簡單的方法就能生產(chǎn)還原鐵。還原鐵可大幅度提高鐵含量,，它可以加入高爐,。雖然在使用煤基的高爐上削減CO2的效果不明顯，但在使用天然氣生產(chǎn)還原鐵時可以大幅度減少CO2的產(chǎn)生,。還原鐵和廢鋼的混合使用可以削減CO2,。目前一座回轉(zhuǎn)爐年生產(chǎn)還原鐵的***大量為100萬t左右，如果能與盛產(chǎn)天然氣的國家合作,，也有助于日本削減CO2的產(chǎn)生,。歐洲的ULCOS工藝在利用還原鐵方面也引人關(guān)注。 5.結(jié)束語 對于今后削減CO2的要求,，應(yīng)通過改善工藝功能實現(xiàn)低碳和脫碳煉鐵,。在這種情況下，將低碳和脫碳組合的多角度系統(tǒng)設(shè)計以及改善煉鐵原料功能很重要,。作為高爐的未來發(fā)展,，可以考慮幾種以氧氣高爐為基礎(chǔ)的低CO2排放工藝，通過與噴吹還原氣體用的CO2分離工藝的組合,，就能顯示出其優(yōu)越性,。如果能以CO2的分離、存貯為前提,，選擇的范圍會擴大,，但在實現(xiàn)CCS方面還存在一些不確定的因素。尤其是,，日本對CCS的實際應(yīng)用問題還需進行詳細的研究,。以CCS為前提的工藝設(shè)計還存在著危險性，需要將其作為未來的目標進行研究開發(fā)，但必須冷靜判斷,。鋼鐵生產(chǎn)設(shè)備的使用年限長,，2050年并不是遙遠的未來，應(yīng)考慮與現(xiàn)有高爐的銜接性,，明確今后的技術(shù)開發(fā)目標,。 今后的問題是研究各種新工藝的驗證方法。商用高爐為5000m3,，要在大型高爐應(yīng)用目前還是個問題,。歐洲的ULCOS只在8m3的試驗高爐上進行基礎(chǔ)研究，還處在工藝原理的認識階段,，商用高爐的試驗還停留在計劃階段,。日本沒有做驗證的設(shè)備。
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退火與回火的區(qū)別在于：(簡單地說，退火就是不要硬度,，回火還保留一定硬度),。 回火： 高溫回火所得組織為回火索氏體?；鼗鹨话悴粏为毷褂?，在零件淬火處理后進行回火，主要目的是消除淬火應(yīng)力,，得到要求的組織,，回火根據(jù)回火溫度的不同分為低溫、中溫和高溫回火,。分別得到回火馬氏體,、屈氏體和索氏體,。 其中淬火后進行高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理，其目的是獲得強度,，硬度和塑性,，韌性都較好的綜合機械性能,。因此,，廣泛用于汽車，拖拉機,，機床等的重要結(jié)構(gòu)零件,，如連桿，螺栓,，齒輪及軸類,。回火后硬度一般為HB200-330,。 退火： 退火過程中發(fā)生得是珠光體轉(zhuǎn)變,，退火的主要目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(tài)，為后續(xù)加工和***終熱處理做準備,。去應(yīng)力退火是為了消除由于塑性形變加工,、焊接等而造成的以及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力而進行的退火工藝。鍛造,、鑄造,、焊接以及切削加工后的工件內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力，如不及時消除,，將使工件在加工和使用過程中發(fā)生變形,，影響工件精度。采用去應(yīng)力退火消除加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力十分重要,。去應(yīng)力退火的加熱溫度低于相變溫度,，因此，在整個熱處理過程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,。 內(nèi)應(yīng)力主要是通過工件在保溫和緩冷過程中自然消除的,。為了使工件內(nèi)應(yīng)力消除得更徹底，在加熱時應(yīng)控制加熱溫度,。一般是低溫進爐,，然后以100℃/h左右得加熱速度加熱到規(guī)定溫度。焊接件得加熱溫度應(yīng)略高于600℃,。保溫時間視情況而定,，通常為2～4h。鑄件去應(yīng)力退火的保溫時間取上限,，冷卻速度控制在(20～50)℃/h,，冷至300℃以下才能出爐空冷,。時效處理可分為自然時效和人工時效兩種自然時效是將鑄件置于露天場地半年以上，便其緩緩地發(fā)生,，從而使殘余應(yīng)力消除或減少,，人工時效是將鑄件加熱到550～650℃進行去應(yīng)力退火，它比自然時效節(jié)省時間,，殘余應(yīng)力去除較為徹底,。 什么叫回火? 回火是將淬火后的金屬成材或零件加熱到某一溫度，保溫一定時間后,，以一定方式冷卻的熱處理工藝,，回火是淬火后緊接著進行的一種操作，通常也是工件進行熱處理的***后一道工序,，因而把淬火和回火的聯(lián)合工藝稱為***終熱處理,。淬火與回火的主要目的是： 1)減少內(nèi)應(yīng)力和降低脆性，淬火件存在著很大的應(yīng)力和脆性,，如沒有及時回火往往會產(chǎn)生變形甚至開裂,。 2)調(diào)整工件的機械性能，工件淬火后,，硬度高,，脆性大，為了滿足各種工件不同的性能要求,，可以通過回火來調(diào)整,，硬度，強度,，塑性和韌性,。 3)穩(wěn)定工件尺寸。通過回火可使金相組織趨于穩(wěn)定,，以保證在以后的使用過程中不再發(fā)生變形,。 4)改善某些合金鋼的切削性能。 在生產(chǎn)中,，常根據(jù)對工件性能的要求,。按加熱溫度的不同，把回火分為低溫回火,，中溫回火,，和高溫回火。淬火和隨后的高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì),，即在具有高度強度的同時,，又有好的塑性韌性。主要用于處理隨較大載荷的機器結(jié)構(gòu)零件,，如機床主軸,，汽車后橋半軸,，強力齒輪等。 什么叫淬火? 淬火是把金屬成材或零件加熱到相變溫度以上,，保溫后,，以大于臨界冷卻速度的急劇冷卻，以獲得馬氏體組織的熱處理工藝,。淬火是為了得到馬氏體組織,，再經(jīng)回火后，使工件獲得良好的使用性能,，以充分發(fā)揮材料的潛力,。其主要目的是： 1)提高金屬成材或零件的機械性能,。例如：提高工具,、軸承等的硬度和耐磨性，提高彈簧的彈性極限,，提高軸類零件的綜合機械性能等,。 2)改善某些特殊鋼的材料性能或化學(xué)性能。如提高不銹鋼的耐蝕性,，增加磁鋼的永磁性等,。 淬火冷卻時，除需合理選用淬火介質(zhì)外,，還要有正確的淬火方法,，常用的淬火方法，主要有單液淬火,，雙液淬火,，分級淬火、等溫淬火,，局部淬火等,。 正火、退火,、淬火,、回火、的區(qū)別與聯(lián)系? 正火有以下目的和用途： ?、?對亞共析鋼,，正火用以消除鑄、鍛,、焊件的過熱粗晶組織和魏氏組織,，軋材中的帶狀組織;細化晶粒;并可作為淬火前的預(yù)先熱處理。 ?、?對過共析鋼,，正火可以消除網(wǎng)狀二次滲碳體,，并使珠光體細化，不但改善機械性能,，而且有利于以后的球化退火,。 ③ 對低碳深沖薄鋼板,，正火可以消除晶界的游離滲碳體,，以改善其深沖性能。 ?、?對低碳鋼和低碳低合金鋼,，采用正火，可得到較多的細片狀珠光體組織,，使硬度增高到HB140-190,，避免切削時的“粘刀”現(xiàn)象，改善切削加工性,。對中碳鋼,，在既可用正火又可用退火的場合下，用正火更為經(jīng)濟和方便,。 ?、?對普通中碳結(jié)構(gòu)鋼，在力學(xué)性能要求不高的場合下,，可用正火代替淬火加高溫回火,，不僅操作簡便，而且使鋼材的組織和尺寸穩(wěn)定,。 ?、?高溫正火(Ac3以上150～200℃)由于高溫下擴散速度較高,可以減少鑄件和鍛件的成分偏析。高溫正火后的粗大晶?？赏ㄟ^隨后第二次較低溫度的正火予以細化,。 ⑦ 對某些用于汽輪機和鍋爐的低,、中碳合金鋼,，常采用正火以獲得貝氏體組織，再經(jīng)高溫回火,，用于400～550℃時具有良好的抗蠕變能力,。 ⑧ 除鋼件和鋼材以外,，正火還廣泛用于球墨鑄鐵熱處理,，使其獲得珠光體基體，提高球墨鑄鐵的強度,。 由于正火的特點是空氣冷卻,，因而環(huán)境氣溫,、堆放方式、氣流及工件尺寸對正火后的組織和性能均有影響,。正火組織還可作為合金鋼的一種分類方法,。通常根據(jù)直徑為25毫米的試樣加熱到900℃后,空冷得到的組織，將合金鋼分為珠光體鋼,、貝氏體鋼,、馬氏體鋼和奧氏體鋼。 退火是將金屬緩慢加熱到一定溫度,，保持足夠時間,，然后以適宜速度冷卻的一種金屬熱處理工藝。退火熱處理分為完全退火,，不完全退火和去應(yīng)力退火,。退火材料的力學(xué)性能可以用拉伸試驗來檢測，也可以用硬度試驗來檢測,。許多鋼材都是以退火熱處理狀態(tài)供貨的,，鋼材硬度檢測可以采用洛氏硬度計，測試HRB硬度,，對于較薄的鋼板、鋼帶以及薄壁鋼管,，可以采用表面洛氏硬度計,，檢測HRT硬度。 退火的目的在于： ?、?改善或消除鋼鐵在鑄造,、鍛壓、軋制和焊接過程中所造成的各種組織缺陷以及殘余應(yīng)力,，防止工件變形,、開裂。 ?、?軟化工件以便進行切削加工,。 ③ 細化晶粒,，改善組織以提高工件的機械性能,。 ④ 為***終熱處理(淬火,、回火)作好組織準備,。 常用的退火工藝有： ① 完全退火,。用以細化中,、低碳鋼經(jīng)鑄造,、鍛壓和焊接后出現(xiàn)的力學(xué)性能不佳的粗大過熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度以上30～50℃,，保溫一段時間,，然后隨爐緩慢冷卻，在冷卻過程中奧氏體再次發(fā)生轉(zhuǎn)變,，即可使鋼的組織變細,。 ② 球化退火,。用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高硬度,。將工件加熱到鋼開始形成奧氏體的溫度以上20～40℃，保溫后緩慢冷卻,，在冷卻過程中珠光體中的片層狀滲碳體變?yōu)榍驙?，從而降低了硬度? ③ 等溫退火,。用以降低某些鎳,、鉻含量較高的合金結(jié)構(gòu)鋼的高硬度，以進行切削加工,。一般先以較快速度冷卻到奧氏體***不穩(wěn)定的溫度,，保溫適當時間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w或索氏體,，硬度即可降 低,。 ④ 再結(jié)晶退火,。用以消除金屬線材,、薄板在冷拔、冷軋過程中的硬化現(xiàn)象(硬度升高,、塑性下降),。加熱溫度一般為鋼開始形成奧氏體的溫度以下50～150℃ ，只有這樣才能消除加工硬化效應(yīng)使金屬軟化,。 ?、?石墨化退火。用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可鍛鑄鐵,。工藝操作是將鑄件加熱到950℃左右,，保溫一定時間后適當冷卻，使?jié)B碳體分解形成團絮狀石墨,。 ?、?擴散退火。用以使合金鑄件化學(xué)成分均勻化，提高其使用性能,。方法是在不發(fā)生熔化的前提下,，將鑄件加熱到盡可能高的溫度，并長時間保溫,，待合金中各種元素擴散趨于均勻分布后緩冷,。 ⑦ 去應(yīng)力退火,。用以消除鋼鐵鑄件和焊接件的內(nèi)應(yīng)力,。對于鋼鐵制品加熱后開始形成奧氏體的溫度以下100～200℃，保溫后在空氣中冷卻,，即可消除內(nèi)應(yīng)力,。 淬火，金屬和玻璃的一種熱處理工藝,。把合金制品或玻璃加熱到一定溫度,，隨即在水、油或空氣中急速冷卻,，一般用以提高合金的硬度和強度,。通稱“蘸火”。將經(jīng)過淬火的工件重新加熱到低于下臨界溫度的適當溫度,，保溫一段時間后在空氣或水,、油等介質(zhì)中冷卻的金屬熱處理。 鋼鐵工件在淬火后具有以下特點： ?、?得到了馬氏體,、貝氏體、殘余奧氏體等不平衡(即不穩(wěn)定)組織,。 ② 存在較大內(nèi)應(yīng)力,。 ?、?力學(xué)性能不能滿足要求。因此,，鋼鐵工件淬火后一般都要經(jīng)過回火,。 回火的作用在于： ① 提高組織穩(wěn)定性,，使工件在使用過程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定。 ?、?消除內(nèi)應(yīng)力,，以便改善工件的使用性能并穩(wěn)定工件幾何尺寸。 ③ 調(diào)整鋼鐵的力學(xué)性能以滿足使用要求,。 回火之所以具有這些作用,，是因為溫度升高時，原子活動能力增強,，鋼鐵中的鐵,、碳和其他合金元素的原子可以較快地進行擴散，實現(xiàn)原子的重新排列組合,，從而使不穩(wěn)定的不平衡組織逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的平衡組織,。內(nèi)應(yīng)力的消除還與溫度升高時金屬強度降低有關(guān)。一般鋼鐵回火時,，硬度和強度下降,，塑性提高?；鼗饻囟仍礁?，這些力學(xué)性能的變化越大。有些合金元素含量較高的合金鋼,，在某一溫度范圍回火時,，會析出一些顆粒細小的金屬化合物，使強度和硬度上升,。這種現(xiàn)象稱為二次硬化,。 回火要求：用途不同的工件應(yīng)在不同溫度下回火，以滿足使用中的要求,。 ?、?刀具、軸承,、滲碳淬火零件,、表面淬火零件通常在250℃以下進行低溫回火。低溫回火后硬度變化不大,，內(nèi)應(yīng)力減小,，韌性稍有提高。 ?、?彈簧在350～500℃下中溫回火,，可獲得較高的彈性和必要的韌性。 ?、?中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的零件通常在500～600℃進行高溫回火,，以獲得適宜的強度與韌性的良好配合。 淬火加高溫回火的熱處理工藝總稱為調(diào)質(zhì),。 鋼在300℃左右回火時,，常使其脆性增大,，這種現(xiàn)象稱為***類回火脆性。一般不應(yīng)在這個溫度區(qū)間回火,。某些中碳合金結(jié)構(gòu)鋼在高溫回火后,，如果緩慢冷至室溫，也易于變脆,。這種現(xiàn)象稱為第二類回火脆性,。在鋼中加入鉬，或回火時在油或水中冷卻,，都可以防止第二類回火脆性,。將第二類回火脆性的鋼重新加熱至原來的回火溫度，便可以消除這種脆性,。 一.鋼的退火 概念：將鋼加熱,、保溫后緩慢冷卻，以獲得接近平衡組織的工藝過程,。 1,、完全退火 工藝：加熱Ac3以上30-50℃→保溫→隨爐冷到500度以下→空冷室溫。 目的：細化晶粒,，均勻組織 ,，提高塑韌性，消除內(nèi)應(yīng)力,，便于機械加工,。 2、等溫退火 工藝：加熱Ac3以上→保溫→快冷至珠光體轉(zhuǎn)變溫度→等溫停留→轉(zhuǎn)變?yōu)镻→出爐空冷; 目的：同上,。但時間短,，易控制，脫氧,、脫碳小,。(適用于過冷A比較穩(wěn)定的合金鋼及大型碳鋼件)。 3,、球化退火 概念：是使鋼中的滲碳體球化的工藝過程,。 對象：共析鋼和過共析鋼 工藝： (1)等溫球化退火加熱Ac1以上20-30度→保溫→迅速冷卻到Ar1以下20度→等溫→隨爐冷至600度左右→出爐空冷。 (2)普通球化退火加熱Ac1以上20-30度→保溫→極緩慢冷卻至600度左右→出爐空冷,。(周期長，效率低,，不適用),。 目的：降低硬度、提高塑韌性,，便于切削加工,。 機理：使片狀或網(wǎng)狀滲碳體變成顆粒狀(球狀) 說明：退火加熱時，組織沒有完全A化，所以又稱不完全退火,。 4,、去應(yīng)力退火 工藝：加熱到Ac1以下某一溫度(500-650度)→保溫→緩冷至室溫。 目的：消除鑄件,、鍛件,、焊接件等的殘余內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸,。 二.鋼的回火 工藝：將淬火后的鋼重新加熱到A1以下某一溫度保溫,，然后冷卻(一般空冷)至室溫。 目的：消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,，穩(wěn)定工件尺寸,，降低脆性，改善切削加工性能,。 力學(xué)性能：隨著回火溫度的升高,，硬度、強度下降,，塑性韌性升高,。 1、低溫回火：150-250℃ ,，M回,，減少內(nèi)應(yīng)力和脆性，提高塑韌性,，有較高的硬度和耐磨性,。用于制作量具、刀具和滾動軸承等,。 2,、中溫回火：350-500℃ ，T回,，具有較高的彈性,，有一定的塑性和硬度。用于制作彈簧,、鍛模等,。 3、高溫回火：500-650℃ ,，S回,，具有良好的綜合力學(xué)性能。用于制作齒輪,、曲軸等,。
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