分析铁熔体的方法

文档序号:8547941
分析铁熔体的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种分析用于制造蠕墨铸铁的铁烙体的方法,包括步骤;从包含预定 量的碳、儀、平衡铁和无法避免的杂质的铸造烙体的冷却中接收热数据;针对时间对铸造烙 体的温度绘图,使得产生绘制的时间-温度曲线;W及将产生的绘制曲线与至少一条参考 曲线进行比较,W用于基于所述曲线之间的差异来预测铸造烙体的球化率的目的,所述参 考曲线表示得到的球化率已知的另一烙体的对应热分析。
[0002] 本发明还设及一种制造蠕墨铸铁的方法,包括W下步骤:提供包含预定量的碳、 儀、平衡铁和无法避免的杂质的烙体;在模具中对烙体的至少一部分进行铸造;W及根据 本发明的分析方法在铸造烙体的冷却期间对铸造烙体进行热分析。
[0003] 本发明还设及:一种计算机程序,所述计算机程序包括当该程序在计算机上运行 时用于执行本发明的分析方法的所有步骤的程序代码装置;一种计算机程序产品,所述计 算机程序产品包括存储在计算机可读介质上的、当该程序产品在计算机上运行时用于执行 本发明的分析方法的所有步骤的程序代码装置;W及一种用于实施本发明的分析方法的计 算机系统,所述计算机系统包括可操作W运行根据本发明的计算机程序的处理器。
【背景技术】
[0004] 铸铁是通过石墨颗粒的形状来区分的。灰铸铁的特征在于随机取向的石墨片,而 球墨铸铁中的石墨作为个体球体而存在。CGI中的石墨颗粒与灰铸铁中的一样是随机取向 且伸长的,但所述石墨颗粒较短、较厚且具有圆形边缘。
[0005]与灰铸铁或球墨铸铁相比,纠缠的蠕墨团簇将自身互锁到铁基体中从而提供强粘 附力。该石墨形状抑制裂纹萌生和传播,且是相对于灰铸铁的提高的机械性质和相对于球 墨铸铁的改进的热导率两者的根源。CGI的该些有利性质已使CGI成为适用于内燃机(尤 其是柴油机)的汽缸体的材料。高铁含量的CGI还由于非常好的热导率和高温强度而常用 于排气歧管和动力转向累部件中。
[0006]蠕墨铸铁的石墨微结构是W球化率百分比来表示的。为了同时优化机械性质、铸 造性、切削加工性和热导率,应在铸造的所有性能关键部分中将石墨控制在0到20%的球 化率规格范围内(超过80%的石墨颗粒必须呈蠕墨/蠕虫状石墨的形式)。片状石墨是不 允许的。通过所谓的图表比较技术或通过图像分析可对球化率百分比和铁素体/珠光体基 体结构进行评价,其中图表比较技术与图像分析两者是标准化的,且对于本领域的普通技 术人员来说,是众所周知的。
[0007] 在本技术领域中众所周知的是,在铁烙体中作为合金元素的儀的含量对于铸造材 料和得到的CGI微结构中的球粒的形成来说是至关重要的。然而,不仅Mg,而且其它合金元 素也参与到导致CGI的产生的过程中。例如,在儀处理之后的石墨球化率受低的初始硫含 量的影响,且该反过来可在处理的铁中W较低残余儀导致球墨形成。因此,对于相同的儀添 加量,提高硫添加量可为对于给定烙体促进CGI的形成的一种可能方式。然而,应意识到, 儀仍被视为获得CGI的关键元素,且Mg含量的精细校准是影响CGI的形成的非常有效的方 式。
[0008] 当要预测球化率且借助于儀的添加来控制球化率时,硫和氧的量对于将会需要的 儀的量起重要作用。通常,烙体中的硫含量可通过其精确添加来控制。另一方面,氧的含量 不是那么容易控制或监控。因此,对于将需要多少儀W获得特定球化率,将始终存在一定程 度的不确定性。
[0009] 为了预测特定烙体的球化率,现有技术提出多种不同方法。一种该样的方法由 Y.X.Li、Q.Wang公开;J.Mat.Proc.Tech. 161 (2005 年)第 430 到 434 页,"Intelligent evaluationofmeltironqualitybypatternrecognitionofthermalanalysis coolingcurves"。该方法是基于W下假设:具有相同冷却曲线(即,针对时间对铸造烙体 的温度进行绘图的曲线)和烙体组成的两种烙体也将导致相同微结构。由Li和Wang所呈 现的方法是曲线相似性的计算,其中绘制的曲线和至少一条参考曲线的比较包括对预定时 间的温度差的测量和所述曲线的曲线形状的比较,W及对通过所述比较获得的差异一起进 行加权W给出差异值所述球化率的预测基于该差异值0。然而,该方法未考虑可能存 在W下方面的变化;a)烙体的初始(诱注)温度,b)耐热烙杯填充比,W及C)相互比较的 两个铸件之间的碳当量(烙体的碳当量被表示为CE=C+Si/4+P/2,或者作为替代,被表示 为CE=C+(Si+P)/3,其中C是碳的质量%,Si是硫的质量%,且P是磯的质量% )。然而, 本发明人已认识到,由于所述变化,即使如用Li和Wang的方法分析的具有相当不同的Q 曲线也可导致非常相似或几乎相同的球化率的铁。
[0010] 本发明的目标
[0011] 本发明的目标是呈现一种分析铁烙体的替代方法,W及一种借助于所述分析方法 来制造蠕墨铸铁的替代方法,与现有技术相比,借助于所述分析铁烙体的替代方法获得了 对铸造烙体的球化率的改进的预测。

【发明内容】

[0012] 根据本发明的第一方面,通过用于分析铁烙体的初始定义的方法来实现本发明的 目标,该方法的特征在于,沿与温度间隔Ti到T2相对应的时间间隔ti到12的所述曲线中的 每一个进行所述比较,基于所述比较对球化率进行预测,其中Ti在T 到Tcmi。的范围内, 其中是烙体中开始形成石墨的温度,且Tcmi。是烙体中开始共晶再辉之前的最小温度, 且了2在T日。WU日到订日。WU日-2〇°C)的范围内,且将所述曲线中的其它时间间被从所述比较中 排除。已发现,给定的范围ti到t,对分析作出显著贡献,且所述范围之外的曲线的其它区域 可由于分析的烙体与参考烙体之间的碳当量的差异而对计算的Q值作出重要贡献,然而, 计算的Q值对球化率来说没先前预期的那样重要。通过从分析中消除所述其它范围,由此 考虑不同碳当量的影响,且因此从分析中排除由于该种差异而导致的计算的Q的差异。
[0013] 根据本发明的第二方面,借助于初始定义的用于分析铁烙体的方法来实现本发明 的目标,该方法的特征在于,将所述曲线中的任何一个与时间因子相乘,使得被表示为t2减 去tl的曲线的长度变得相同。由于铸造条件的差异(通常为耐热烙杯填充比的差异),从 铸造开始到当烙体已凝固且达到某温度时的铸造结束的总时间可在分析的烙体与参考烙 体之间变化,从而对不代表两种烙体之间的实际差异的不正确的高Q值作出贡献。借助于 在此提出的措施,由不同铸造条件导致的对Q值的贡献因此被消除或至少受到抑制。
[0014]根据本发明所述第二方面的优选实施方式,沿与温度间隔Ti到T2相对应的时间间 隔ti到t2的所述曲线中的每一个进行所述比较,基于所述比较对球化率进行预测,其中T1 在Thtart到TEmin的范围内,其中TEstart为烙体中开始形成石墨的温度,且TEmin为烙体中开始 再辉之前的最小温度,且T2在Twiidu刮0\dWus-2〇°C)的范围内,且将所述曲线中的其它时 间间隔从所述比较中排除。因此,该是第一方面和第二方面的组合。通过第一方面和第二 方面的组合,对分析中碳当量W及耐热烙杯填充比的变化进行补偿,且避免通过该种变化 导致的对计算的Q值的有害影响。
[00巧]根据本发明的一个实施方式,T2在0\dWus-1〇°C)的范围内,且根据优选 实施方式,T2为已发现,由达到之后的时间范围的不同铸件之间的差异对Q 值的贡献未对分析结果有任何特定改进,而是可对分析结果具有负面影响。因此,优选不使 分析基于反映已达到LdWu,之后的时间的绘制的曲线的部分。
[0016]根据一个实施方式,Ti为Tcmi。。选择该点作为比较间隔的开始点的优点在于,在绘 制的曲线中可合理容易地检测到该点,并且如上文已描述,直到该点,分析的烙体与任何参 考烙体的绘制的曲线之间的可能差异对于球化率的预测来说较不重要。
[0017]根据又一个实施方式,Ti为应注意,如在绘制的曲线中沿着时间轴所见,Test。,,实际上非常接近T cmi。。因此,在抑制碳当量的变化的效果方面该技术效果与将Tcmi。作 为开始点的技术效果相比不会有太大的不同。类似于Tcmh,Tc,t"t也具有相对容易地在铸铁 的典型热分析曲线上被检测到的优点。是由温度的一阶导数中的局部最小值定义的, 且由温度的为零(即,定义拐点)的二阶导数定义。借助于多项式适应性数据,相对容易检 测到该拐点。
[0018] 根据本发明的一个实施方式,将所述绘制的曲线和所述参考曲线中的任何一个沿 着其时间轴移位,使得对于两条曲线来说
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