我国每年直接用来生产各种零件的铸铁达上千万吨 ,而一般铸铁的切削消耗在 10 %以上 ,产生了大量的废屑。目前处理这些废屑的方法主要是压团、重熔和做热处理填料 ,这样做不但浪费大 ,而且损失了大量的合金元素。用粉末冶金方法将废屑加工成粉末 ,并进一步制成粉末冶金制品是最为合理和最有价值的工艺途径。将铸铁屑加工成粉末 ,加工过程简单 ,耗用能源少 ,其成本仅为一般还原铁粉的 1 2～ 1 3。美国霍根那斯公司 ,用焦炭作还原剂 ,生产 1ｋｇｆ还原铁粉的经济指标为 :焦炭 (干重 ) 0 .75ｋｇｆ;石灰 0 .12ｋｇｆ;碳化硅(耐火罐 ) 0 .0 15ｋｇｆ;电力 0 .0 73ｋＷ ｈ ;燃料 92 5ｋｃａｌ。日本川崎制铁公司是日本最大的还原铁粉生产者之一 ,1ｋｇｆ铁粉的经济指标为 :焦炭屑 0 .4 0ｋｇｆ ;石灰 0 .0 4 5ｋｇｆ;重油 0 .4 0Ｌ ;焦炭煤气 2 0 0 0ｋｃａｌ;电力 0 .5ｋＷ ｈ。采用铸铁屑生产的粉末 ,通过控制碳含量 ,可以制造出含油轴承、铁基结构零件、汽车摩擦零件、金刚石磨轮等一系列具有良好性能的制品。例如 ,铸铁母材强度为 15 0～ 2 0 0Ｎ ｍｍ2 ,而加工铸铁屑所生产的Ｆｅ Ｃ合金粉烧结件强度为 4 0 0Ｎ ｍｍ2 ,经锻压后可达到 90 0～ 10 0 0Ｎ ｍｍ2 。所以 ,利用铸铁屑制取粉末冶金制品 ,是制取高性能制品的有效途径 ,有着可观的经济效益一、国内外发展概况国外 ,特别是日本 ,早在 2 0世纪 70年代就开始进行回收铸铁屑制取粉末冶金制品的研制 ,到 2 0世纪 80年代 ,用Ｆｅ Ｃ合金粉制取的铁基含油轴承和铁基结构零件已经投入了工业化生产 ,同时 ,开始开发和生产制造高质量的Ｆｅ Ｃ合金粉末冶金高强度制品和Ｆｅ Ｃ合金基金刚石磨轮。现代制造工程 2 0 0 2 ( 5 )用Ｆｅ Ｃ合金粉生产的含油轴承 ,其使用性能和寿命都优于铸铁的油润滑轴承。铸铁基金刚石磨轮对陶瓷刀具的磨耗比较青铜基金刚石磨轮高 4～ 5倍。Ｆｅ Ｃ合金基粉末冶金结构件的性能取决于含碳量 ,如含碳 1.4 %的Ｆｅ Ｃ合金粉制品 ,在烧结状态下强度为5 0 0Ｎ ｍｍ2 ,锻造后提高到 10 0 0Ｎ ｍｍ2 。含碳 2 .0 %的Ｆｅ Ｃ合金粉制品 ,在烧结状态下为 30 0Ｎ ｍｍ2 ,锻造后为 75 0Ｎ ｍｍ2 。这两种粉末所制取的制品都大大超过了母材 15 0～ 2 0 0Ｎ ｍｍ2 的性能指标。国外还基本解决了Ｆｅ Ｃ合金粉的去碳问题。其原理是利用粉末和铁颗粒的比重差 ,用振动旋风分级。据调查 ,我国还尚未进行铸铁屑回收、再生 ,以及用此回收的再生粉末来制造粉末冶金制品。 二、回收铸铁屑制造粉末冶金制品1.回收铸铁屑制成Ｆｅ Ｓｉ Ｃ合金粉 (简称Ｆｅ Ｃ合金粉 )回收的铸铁屑经过筛选 ,除掉尘土等杂质 ,按照一定的工艺制度进行粉碎 ,然后经过干燥 ,筛分 ,脱碳及退火处理就制造成了Ｆｅ Ｓｉ Ｃ合金粉。制得的Ｆｅ Ｓｉ Ｃ合金粉的化学成分为 :Ｆｅ88.9% ;Ｃ3.79% ;Ｓｉ2 .2 0 % ;Ｍｎ0 .4 5 % ;Ｐ0 .12 %。制得的Ｆｅ Ｓｉ Ｃ合金粉的粒度组成为 :80目 5 .3% ;80～ 2 0 0目 62 .5 % ;2 0 0目 32 .3%。2 .用Ｆｅ Ｓｉ Ｃ合金粉制造粉末冶金零件1)成型剂由于Ｆｅ Ｓｉ Ｃ合金粉呈球形 ,故粉末流动性甚好 ,但粉末成型性不好 ,故压坯强度低 ,而且压坯中有分层裂纹。为此 ,对三种成型剂进行了研究 ,第一种是硬质酸锌固体成型剂。第二种是锭子油成型剂 ,第三种是石蜡汽油溶液成型剂。经实验 ,第三种成型剂效果最好 ,压坯表面光亮 ,压坯强度高。2 )压制压力压制压力对压坯密度的影响为 :当压制压力 4ｔ ｃｍ2 ,
压坯密度 5 .6ｇ ｃｍ3;当压制压力 6ｔ ｃｍ2 ,压坯密度6.2ｇ ｃｍ3。压制压力越大 ,压坯密度越高。3)烧结工艺由于是液体成型剂 ,在烧结时液体成型剂要脱除 ,故烧结时升温速度不宜过快 ,否则易造成分层裂纹 ,较适宜的烧结工艺是烧结温度为 115 0℃ ,烧结时间为90ｍｉｎ。烧结试样性能分别为 :烧结试样密度 6.5ｇ ｃｍ3;压溃强度 2 80Ｎ ｍｍ2 ;硬度ＨＢ77。 三、经济效益分析目前铸铁屑的售价为 30 0～ 4 0 0元 吨不等。按照研制的回收生产工艺 ,加工过程需要增加成本约为4 0 0元 吨。如将铸铁屑加工成Ｆｅ Ｃ合金粉出售 ,销售价格至少为 2 0 0 0～ 2 5 0 0元 吨。如建立一条年产 5 0 0ｔ铸铁粉的生产线 ,则年利润要在 65万元以上。若将Ｆｅ Ｃ合金粉制造成粉末冶金产品 ,利润将更高。Ｆｅ Ｃ合金粉在很多方面可以取代铁粉 ,由于价格便宜 ,所制造的产品性能好 ,所以Ｆｅ Ｃ合金粉相对于铁粉在市场上将有更强的竞争力。生产Ｆｅ Ｃ合金粉要比生产铁粉工艺过程简单 ,工艺参数易控制 ,耗能少 ,特别适合于我国节材节能的需要。 四、推广前景与展望我国大量使用的还原铁粉 ,每吨价为 60 0 0元 ,而利用铸铁屑制成的铁粉 ,每吨价为 2 0 0 0～ 2 5 0 0元 ,成本降低很多。在日本每年利用铸铁屑制成的铁粉大约为 10 0 0ｔ,在俄罗斯产量还要多些。而在我国则刚刚起步 ,发展前途是广大的。用回收的铸铁屑 ,制成的粉末冶金零件 ,其性能优于还原铁粉做成的零件。它可做成高密度零件 ,如各种齿轮。做成的汽车刹车片摩擦系数高、刹车性能好。由于用铸铁屑制成的铁粉价格低 ,故制品价格也比还原铁粉制成的价格低 ,而且性能优越 ,所以在市场上有更强的竞争力。铸铁屑制取粉末冶金制品及其经济效益@顾淑媛$北京科技大学!100083
@杨金辉$北京科技大学!100083铸铁屑;;
粉末冶金;;金刚石用回收铸铁屑制取粉末冶金制品及其经济效益。1 韩风麟,葛长纯.钢铁粉末生产.冶金工业出版社,1981
2 (美)F·V·莱内尔殷声,赖和怡译.粉末冶金原理及应用.冶金工业出版社,1989
3 李孔兴译.粉末冶金复合减磨材料.北京粉末冶金研究所编辑出版,1985贾瞥傻奶奂鄹竦?,故制品价格也比还原铁粉制成的价格低 ,而且性能优越 ,所以在市场上有更强的竞争力。铸铁屑制取粉末冶金制品及其经济效益@顾淑媛$北京科技大学!100083
@杨金辉$北京科技大学!100083铸铁屑;;粉末冶金;;金刚石用回收铸铁屑制取粉末冶金制品及其经济效益。1 韩风麟,葛长纯.钢铁粉末生产.冶金工业出版社,1981
2 (美)F·V·莱内尔殷声,赖和怡译.粉末冶金原理及应用.冶金工业出版社,1989
3 李孔兴译.粉末冶金复合减磨材料.北京粉末冶金研究所编辑出版,1985