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                  啟東雙杰防爆電器有限公司

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                  防爆知識

                  防爆電氣產品用鑄造鐵合金

                  發布時間:2019/5/23
                    防爆電器產品用鑄造鐵合金是含碳量大于2.11%(質量分數)的鐵·碳合金,簡稱“鑄鐵”。鑄鐵中除含有碳(C)以外,還含有硅(Si,0.6%-3.0%)、錳(Mn,0.4%-1.2%)、磷(P小于等于0.3%)、硫(S小于等于0.15%)等元素;為改善鑄鐵的有關性能,還可能包含其他的微量元素,例如鈦(Ti)、釩(V)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、銅(Cu)等。除碳外,所有的其他元素都在不同程度上改變著鑄鐵的各種性能。
                    1.鑄鐵的分類
                    通常情況下,碳在鑄鐵中常常以化合碳(Fe,c)和(或)石墨碳的形式存在。根據碳在鑄鐵中的存在形式不同,鑄鐵可以分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵和麻口鑄鐵。
                    (1)白口鑄鐵
                    當碳在鑄鐵中基本上以化合碳形式存在(還有微量碳溶于鐵素體)時,這種鑄鐵的鑄件斷口呈銀白色,因而被稱為“自口鑄鐵”。這種鑄鐵由于力學性能不好,在機械制造中很少應用;多用于煉鋼的原料或可鍛鑄鐵的毛坯料。
                    (2)灰口鑄鐵
                    當碳在鑄鐵中基本上以石墨碳形式存在(還有微量碳溶于鐵索體)時,這種鑄鐵的鑄件斷口呈暗灰色,因而被稱為“灰日鑄鐵”。這種鑄鐵由予力學牲能較好,在機械制造中應用最為廣泛。
                    (3)麻口鑄鐵
                    這種鑄鐵貪予白日鑄鐵和灰鑄鐵之間,金相組織中既含化合碳又含石墨碳,鑄件斷口呈灰白相間的麻點狀,故被稱為“麻口鑄鐵”。這種鑄鐵由于力學性能較差,在機械制造中很少應用。
                    2.灰口鑄鐵
                    灰口鑄鐵是應用十分廣泛的鑄鐵,常簡稱為“灰鑄鐵”或“灰鐵’。它的牌號用HT后加3位數字表示:HT為漢語拼音字母的縮寫(Hui Tie),3位數字表示直徑為@30mm試棒的最小抗拉強度值(MPa)。
                    (1)灰鑄鐵的種類
                    灰鑄鐵的分類有兩種方法:一種是按石墨碳在鑄鐵中的存在形態和結晶生長過程進行分類的,另一種是按澆注鐵液是否進行孕育處理進行分類的。這里僅就后一種方法的分類并進行簡單的討論。
                    按照澆注鐵液的處理方法不同,灰鑄鐵又分為普通灰鑄鐵和孕育灰鑄鐵。
                    所謂“普通灰鑄鐵”,是指對澆注鐵液不做任何處理的灰鑄鐵、機械強度不高,故又稱為低強度灰鑄鐵。HT100、HT150和HT200屬于這種類型。
                    普通灰鑄鐵的主要特點是壁厚敏感性大,就是說,隨著鑄件壁厚的增加,強度明顯地越來越小。例如,當鑄件厚度增加到100mm時,其強度可能下降50%。因而,這種鑄鐵不宜用來鑄造壁厚較大的大型鑄件。
                    所謂“孕育灰鑄鐵”,是指在澆注鐵液中添加孕育劑的灰鑄鐵,機械強度比普通灰鑄鐵高,故又稱高強度灰鑄鐵。除HT100、HT200外,其他牌號的都一于孕育灰鑄鐵。
                    在鐵液澆注前,向鐵液里加添孕育劑:含75%(質量分數)硅(si)的硅鐵,粒度為3-10mm,加入量為鐵液質量的0.2%-0.5%。在孕育處理時,鐵液中碳(C)、硅(Si)的含量要小一些,通常為:塒(c)=2.8%-3.2%,w(si)=1%-2%(較厚的鑄件取下限,較薄的鑄件取上限);鐵液出爐的溫度要高一些,一般為1420-1440℃;當孕育劑加入后,澆注應該在10-15min內完成。
                    孕育灰鑄鐵的主要特點是金相組織均勻、壁厚敏感性相對較小,適宜制作大型的鑄件。
                    對于防爆電器設備,尤其是隔爆型設備來說,在制作隔爆外殼時人們應該采用牌號為 HT250的灰鑄鐵,尤其是電動機的隔爆外殼,不要使用HT200、HT150至HT100的鑄鐵。
                    (2)灰鑄鐵的性能
                    灰鑄鐵的性能主要是指力學性能、工藝性能和使用性能;它們均與鑄鐵中石墨碳的數量、塊體大小、形狀和分布狀態有關。
                    大家已經知道,灰鑄鐵中碳是以石墨碳形式存在的,而且在通常所說的灰鑄鐵中,石墨碳是一種片狀形態。石墨是一種軟而脆、塑性極小、強度極低(抗拉強度小于20MPa)的材料。因而,石墨碳在鑄鐵中的存在減小了鑄件的有效承載面積,而且石墨片與金屬基體接觸邊沿形成缺口,造成局部應力集中。但是,“軟”又成就了鑄件承壓能力增強。
                    1)力學性能
                    灰鑄鐵的抗拉強度和彈性模量都比較小,塑性和韌性基本上趨于零,是一種脆性材料。然兩,它的抗壓強度較好,一般可達到600一800MPa。
                    灰鑄鐵的這些力學性能使它在機械制造中得到了合理而廣泛的應用;灰鑄鐵鑄件產量占各種鑄件總產量的80%以上。
                    在防爆正壓柜設備制造中,人們常常采用灰鑄鐵制作設備的外殼o GB/T 9439--2010《灰鑄鐵件:}給出了各種牌號不同壁厚的灰鑄鐵鑄件所能達到的最小抗拉強度值(表2.1),作為人們設計時的參考數據。
                    表2.1 各種牌號不同壁厚灰鑄鐵件所能達到的最小抗拉強度參考值4

                  鑄鐵牌號

                  鑄鐵璧厚/mm

                  最小抗拉強度Rm/IMPa

                  HT100

                  2.5-10

                  130

                  10-20

                  100

                  20-30

                  90

                  30-50

                  80

                  HT150

                  2.510

                  175

                  1020

                  145

                  2030

                  130

                  30-50

                  120

                  HT200

                  2.5-10

                  220

                  10-20

                  195

                  20-30

                  170

                  30-50

                  165

                  HT250

                  4-10

                  270

                  10-20

                  240

                  20-30

                  220

                  30-50

                  200

                  HT300

                  10-20

                  290

                  20-30

                  250

                  30-50

                  230

                  HT350

                  10-20

                  340

                  20-30

                  290

                  30-50

                  260

                    注:當鐵液澆注譬厚均勻且形狀簡單的鑄件時,壁厚不同引起抗拉強度的變化,人們可以參考本表所列數據;當鐵液澆注壁厚不均勻鑄件或型腔有型芯時,本表所列數據誤差較大-人們應該按照儔件關鍵部位實測數據為依據。
                    2)工藝性能
                    灰鑄鐵的鑄造性能好,是指鐵液流動性好,充型能力好,鑄件出現缺陷的傾向小。
                    由于灰鑄鐵是脆性材料,因而不可鍛造和沖壓,但是機械切削加工性能好,切屑易碎;焊接性差,焊接區會出現白口組織,焊后不易機械加工。
                    3)使用性能
                    灰鑄鐵的使用性能主要是指減掇性、耐磨性和缺口敏感性。
                   ?、儆捎谑瑢C械振動有緩沖作用,所以鑄件具有很好的減振性能。
                   ?、谟捎阼T件摩擦面上有石墨片形成的許多顯微凹坑可以存儲潤滑液,加之石墨本身也具有潤滑作用,所以鑄件具有很好的耐磨性能。
                   ?、嵊捎谑菇饘倩w形成大量的缺口,降低了外來缺口(例如刀痕、夾渣、微裂紋、銹蝕等)豹影響,所以鑄件的缺口敏感性低。
                    (3)灰鑄鐵鑄件的時效處理
                    對予防爆電氣設備使用的灰鑄鐵鑄件,這里很關心的是如何消除鑄件的內應力,保證鑄件機械加工后不發生變形,以滿足防爆安全性能要求。時效處理就可以基本消除內應力。
                    通常,時效處理有兩種方法:自然時效處理和人工時效處理。
                    自然時效處理就是將未經過機械加工的鑄件置于室外自然環境中一段時間,讓鑄件在環境條件作用下自行消除內應力。放置時間越長內應力消除得越多。這種處理方法的特點是無需處理設備;缺點是時間長,效果差。
                    人工時效處理是將室灄下的鑄件放置在溫度為100~2000C的加熱爐中,并將爐溫繼續升高至500—600℃,保持一段時間;隨后,關閉加熱爐熱源,讓加熱爐和鑄件一起慢慢冷卻至室溫。這種處理方法的特點是處理時間較短、效果較好;缺點是必須有一套時效處理設備和消耗一定的能源。防爆電氣鑄件質量檢驗
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