关于锻轧钢球与铸造钢球密度的问题
发布时间:2020-10-06 10:59:52

大家都知道铸造钢球与锻轧钢球的密度不一样,但究其原因是什么,知道的就不是很多了。首先,铸造钢球指的就是“铁球”,无论从传统的概念还是基本的理念,都会知道铁的密度低,而锻轧钢球钢材的密度高,通常是在7.85Kg/m³,那么,铸造钢球的密度是多少呢?要从以下几个方面说起:

1、俗称的熟铁和生铁指的是什么?

所谓的熟铁是个俗称,指的就是钢材,按化学成分来讲,就是含碳量低于2.11%(或1.40%)的铁碳合金,密度为7.85kg/m³。根据这种密度冶炼后的钢材,经过检测后,符合钢球用钢的化学范围,再锻(轧)生产获得客户所需规格的钢球,因此锻(轧)钢球的密度就是7.85Kg/m³。

那么生铁则是含碳量大于2.11%(或1.40%)的铁碳合金,生铁件也就是铸铁件。就生铁自身来说,就算化学成分一样但生产条件不一样,密度也会有很大的差别。例如:下图都是铸造70mm的钢球浇筑模具,但图一、图二是有差别的。首先是模具的重量,就是一个实例,同样是70mm的钢球模具,图一的一副模具重量为46Kg,内有四个钢球;图二的一副模具重量为35Kg,内有六个钢球,从这一点可以分析为:图二模具钢球数量多,可以带来高产量,但自身模具重量轻,图一模具数量少、产量低,但自身模具的重量重。这就是最大的区别,也恰恰因为这一点,决定了铸造钢球的质量之根本(普高、中低铬球都可以使用,但是合金含量越高、规格越大的的产品,热处理就会出现问题,出现炸裂等现象,就是内部疏松造成的,本身模具轻,就会有浮力产生,其实这些问题从根本上讲都是密度所造成的);还有就是用离心铸造的生铁就比用砂型铸造的生铁密度高很多,一般情况下灰口铸铁密度为:7.25Kg/m³;白口铸铁为:7.55Kg/m³;可锻铸铁为:7.3Kg/m³。


关于锻轧钢球与铸造钢球密度的问题(图1)
图一
关于锻轧钢球与铸造钢球密度的问题(图2)
图二


这里又出现一个新问题,什么是灰口铸铁、白口铸铁、可锻铸铁?通俗地讲,界面口呈现白凌凌的状态,就是白口生铁,这种状况体现出白口生铁的硬度高、脆性大、难加工。如果从金相上分析,就会发现可锻铸铁石墨呈团絮状,白口铸铁石墨以渗碳体形态存在,灰口铸铁中的石墨呈片状。在实际生活中,也可以拿个铁钉子划一下表面感觉一下硬度,最硬的是白口铸铁,灰口铸铁一般是最软的。还可以拿个铁锤子敲一下,声音发闷“闷声闷气”的是灰口铸铁,声音最脆“铛铛作响”的是白口铸铁。

2、从客户提供的一份专业性的资料,谈铸造钢球的密度计算。


关于锻轧钢球与铸造钢球密度的问题(图3)
图三(规格表)


大家看一下上面的这个表格,这是一个铸造钢球招标文件中所要求的规格和重量的叙述,我们可以从中分析出铸造钢球的密度为什么低?与锻轧钢球相比低多少?

在这里先介绍一个计算钢球的简单方法:钢球的重量=钢球直径的立方*系数4.1,如:规格80mm钢球,它的重量就是0.8*0.8*0.8*4.1=2.0992Kg,其实这个过程还是按照圆的体积、重量的公式得来的,即:球的重量=V*ρ=(4π*r3/3)*ρ=(π*d3/6)*ρ=d3*4.1。那么,锻(轧)钢球直径70mm的标准重量(最简捷的计算方法是直径的立方*系数4.1)即:0.7*0.7*0.7*4.1=1.4063Kg,而图三中表述的正是铸造钢球70mm的标准重量,两者重量差为0.0363Kg。根据钢材锻轧为钢球的密度7.85Kg/m³换算后,就可以得到铸造钢球的密度为7.655Kg/m³(这里进行的换算)。

我们试想:铸造钢球密度通常情况下相当于锻轧钢球密度的多少?虽然这是一个经验数据得到的,但是非常实用,就如同钢球重量的计算、钢球使用的圆钢下料长度的计算一样。

3、铸造钢球的材质归属问题

就铸造钢球而言,现在有两类材质,一个是铬系合金铸球(低、中、高铬球),属于白口铸铁类;另一个是CADI铸球,属于等温淬火球墨铸铁类(将灰口铸铁铁水经球化处理后获得,析出的石墨呈球状,简称球铁,比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性,用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等)。

目前铸球生产大部分采用铁模覆砂工艺,少数采用手工铁模生产工艺。实际上手工铁模生产是利用铁模激冷工艺,铸球组织细化比砂模铸造好,铁模铸造的铸球铸态硬度比砂模要高3-5HRC(前些年,还有一些前辈研究过离心铸球,因存在组织不均匀问题,目前还在继续研究中)。


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