硼鑄鐵一般是指往灰鑄鐵中加入0.03-0.08%的硼,可在金相組織中得到不同數量的含硼滲碳體或萊氏體組織的鑄鐵。含硼滲碳體顯微硬度在HV960-1280之間,隨硼含量的增加,顯微硬度增加。用硼鑄鐵制成的氣缸套比高磷鑄鐵的使用壽命提高50-70%。近年來,已擴大應用到機床床身等耐磨零件上。
硼鑄鐵所以有較好的耐磨性,就是因為它有著和普通鑄鐵不同的特殊的金相組織.特別是硼的加入,在組織中出現了新的硬質相--含硼碳化物.這種含硼碳化物的結構如何,一般認為是Fe23(CB)6,Fe3(CB)也有人認為是Fe-Fe2B-Fe3(CB)的三元共晶組織,還有的人認為當含有一定量的釩、鎢、鉬等元素時,還有形成(FeX)3(CB)6和(FeX)23(CB)6等結構.
硼鑄鐵在全相組織上的明顯特點是在珠光體基體上分布著斷續網狀的含硼碳化物和磷共晶的復合組織.其量約6-l2%.基體是細片狀珠光體,石墨呈A型均勻分布。
含硼碳化物的顯微硬度(HV1000以上)比磷共晶的(HV700-800)更高.這種含硼碳化物在鑄鐵中常以小塊狀或條狀均勻分布于基體上,而基體是硬度比它低得很多的珠光體.經過初步磨損后,硬度較低的珠光體基體由于磨損而略微凹陷,而成為第二摩擦面.硬度很高的硼碳化物硬質相就突出在基體上形成第一摩擦面.基體上凹陷的部分儲滿著潤滑油,再加上石墨的自潤和儲油作用,就形成了硼鑄鐵所特有的耐磨結構,極大地提高了它的耐磨性.硼鑄鐵的耐磨性是隨著含硼碳化物的增加而提高,而含硼碳化物又隨含硼量的增多而增加.
硼鑄鐵由于較好的耐磨性,故可用作缸套材料。
與普通缸套相比,特點是在缸套體內表面還覆有一層鉻離子層。具有結構簡單實用、制作方便快捷的效果,試驗證明,使用壽命為普通氣缸套的二倍以上。
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1 鑄鐵 一、鑄鐵的分類 鑄鐵是含碳量大于 2.11%的鐵碳合金,除鐵碳元素外還含有硅、錳、硫、磷等雜質。通 常用于制作機械零部件的鑄鐵其含碳量在 2.5%—4%。 鑄鐵在機械制造中應用非常廣泛, 常見的有機床床身、 工作臺、 箱體、 底座等形狀復雜 或受力及摩擦作用的零件,絕大多數是用鑄鐵來制造的。 鑄鐵的性能除決定基體類型外, 還和碳存在的形式、 數量、大小及分布有著密切的關系。 正是由于這些因素的不同,工業用鑄鐵的性能及用途也有很大的差異。 根據碳在鑄鐵中存在的形式和形態的不同,鑄鐵分類如下: 1. 白口鑄鐵 碳除少量溶于鐵素體外,其余的碳都以滲素體的形式存在在于鑄鐵中,其斷口是銀 白色,故稱白口鑄鐵。這類鑄鐵硬而脆,很難加工,所以很少直接用來制造各種零 件,主要是作為煉鋼原料和制作一些不重要的耐磨件。 2. 灰口鑄鐵(灰鑄鐵)牌號 HT 碳主要以片狀石墨形式存在于鑄鐵中,斷口呈
特殊鑄鐵(special cast iron)
如耐磨、抗磨、耐熱、耐蝕鑄鐵等。鑄鐵中常加入的合金元素有鉻、銅、鉬、釩、鈦、鎢、錳、硼、磷、鎳、硅、鋁等。上述錳、硅、磷的含量超過一般鑄鐵應有含量也視為合金元素。因此特殊鑄鐵也叫合金鑄鐵。其應用范圍主要在機床、汽車、拖拉機及冶金、礦山和化工機械等方面。
中國結合國內富有資源,如稀土、鈦、鉬、硼、錳、銅等合金元素,發展了磷系、硼系、硅鋁系等合金鑄鐵。中國耐磨鑄鐵有磷系鑄鐵、釩鈦系鑄鐵、稀土系鑄鐵、鉻系鑄鐵、銻系鑄鐵和硼系鑄鐵。抗磨鑄鐵有普通白口鑄鐵、抗磨白口鑄鐵、中錳抗磨球墨鑄鐵、冷硬鑄鐵。耐熱鑄鐵一般是含鉻、硅、鋁合金鑄鐵或合金球墨鑄鐵。耐蝕鑄鐵常見有高硅耐蝕鑄鐵。
合金鑄鐵的熔煉,一是熔煉溫度要求高,二是成分控制嚴。因此一般高合金鑄鐵和要求鐵水溫度高的鑄件必須用電爐或者雙聯熔煉進行生產。如高鉻、高硅、高鋁等高合金耐熱和耐蝕鑄鐵。用沖天爐進行熔煉合金鑄鐵,大多是在普通灰口鑄鐵、孕育鑄鐵或球墨鑄鐵的基礎上,從后爐或爐前補加少量的合金元素而獲得。這種生產方法,對于低合金鑄鐵來說,設備投資少,成本低、操作簡便,仍然被廣泛采用
以山東某玻璃纖維廠為例,每天使用高硼硼鈣石30噸=三氧化二硼12.3噸=四水硼酸鈣23.208噸=兩水硼酸鈣21.026噸。得出
1.指標比較:
硼鈣石:三氧化二硼41--42% 氧化鈣26--28% 二氧化硅小于6.5% 三氧化二鋁小于0.5% 三氧化二鐵小于0.08% 三氧化硫小于0.5% 灼燒失重22--24%
高硼硼酸鈣:三氧化二硼 52.5--54.5% 氧化鈣 27--29 三氧化二鐵小于0.1% 氧化鎂小于1% 氧化二鈉小于1% 灼燒失重17--19%
2.同樣含12.3噸三氧化二硼的產品,高硼硼酸鈣比硼鈣石少含水2.5噸,可節省2.5噸水蒸發的燃料與時間。
3.30噸硼鈣石,4300元/噸,共計129000元。
高硼硼酸鈣23.208噸,5300元/噸,共計123000元。
按上述價格,此玻纖廠每天可節省6000--7000元。
高硼硼酸鈣比其他原料如:硼砂,硼酸,偏硼酸鋇,偏硼酸鈣,硬硼鈣石有以下優勢:
1. 高硼硼酸鈣在硼硅酸鹽玻璃,玻璃纖維制品中作原料比硼酸與硼鎂礦揮發率減少57%,熔融溫度降低13°C-50°C,節省燃料16%-38%,增加產量9.2%,降低成本11%,延長窯爐壽命。
2. 高硼硼酸鈣在硼硅酸鹽玻璃,玻璃纖維制品中作原料比使用硬硼鈣石熔融溫度降低13°C-30°C,玻璃纖維的抗拉強度增加9.8%,產量提高9.2%,成本降低9.8%。
3.高硼硼酸鈣更適合拉制成3um-7um的細纖維,使玻璃纖維成品率保持在此80%-87%之間。
4.高硼硼酸鈣取代偏硼酸鋇、偏硼酸及硼酸作防銹涂料,不但可降低成本而且更符合環保要求。