前輩高人總結(jié)的球鐵鑄造知識(shí)

前輩高人總結(jié)的球鐵鑄造知識(shí)

所謂的標(biāo)準(zhǔn)就是實(shí)際工作中的總結(jié)，以下通過學(xué)習(xí)前輩經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)請(qǐng)參考：

一、球鐵件不球化或球化不良

特征：

1、鑄件斷口呈灰黑色，力學(xué)性能明顯偏低，金相檢查可發(fā)現(xiàn)石墨呈片狀，鑄件的殘余鎂量和稀土量太低，這種狀況一般是不球化。

2、鑄件斷口仍呈銀灰色，但有分散的灰黑點(diǎn)，力學(xué)性能偏低，金相檢查可發(fā)現(xiàn)小部分石墨呈片狀或蠕蟲狀，鑄件的殘余鎂量和平共處稀土量比政黨含量偏低，這種狀況一般為球化不良。

防止措施：

①   根據(jù)原鐵液的含量以及球化劑的鎂和稀土含量來決定球化劑的加入量，例如采用W（Mg）在7%-9%，W（RE）在2%-5%的球化劑，處理溫度不超過 1500℃時(shí)，表達(dá)式的加入量可供參考，具體加入量應(yīng)根據(jù)各廠的情況作適當(dāng)調(diào)整。

② 球化處理要確保化劑與鐵液有足夠的反應(yīng)時(shí)間，一般情況下反應(yīng)時(shí)間在80-100秒為**。處理好的球鐵要盡快澆注。

③ 盡量降低原鐵液含量硫量，如使用高碳低硫焦炭，有條件的話可采用脫硫處理，原鐵液出鐵時(shí)要避免出到爐渣（爐渣中硫是鐵液的3-4倍）。

④ 嚴(yán)格控制生鐵中的反球化元素（如砷、鉛，、鈦、鋁等的含量）。

⑤ 防止鐵液氧化，處理球鐵時(shí)溫度要適中，根據(jù)鐵液化溫度的高低，來選擇球化劑的化學(xué)成分。

⑥ 大斷面件應(yīng)適當(dāng)降低稀土含量，必要時(shí)可加入少量銻中和稀土使用球墨畸變的作用。

二、球化衰退

特征：同包鐵液澆注的然后件中，前期澆注的球化良好，后期澆注的鑄件球化不良，或者不球化。

防止措施：

①   處理好的鐵液盡快澆注，鐵液表面要覆蓋保溫材料，避免鐵液表面氧化。

②   確保鐵液有足夠的殘余鎂量，厚大斷面的球鐵件可采用衰退能力較強(qiáng)的球化劑，（釔基生稀土鎂球化劑）。

三、石墨漂浮（含開花狀石墨）

特征：在鑄件斷口的上表面可見到一層清晰、密集的黑斑，金相檢查可發(fā)現(xiàn)斷面頂部石墨球聚集，聚集層下部有時(shí)有連續(xù)的或者個(gè)別的開花狀石墨。

石墨漂浮嚴(yán)重削弱球鐵的力學(xué)性能，使強(qiáng)度、硬度、伸長率和沖擊韌度都明顯降低。

防止措施：

①   嚴(yán)格控制碳當(dāng)量，這是解決石墨漂浮的根本途徑，一般情況下，碳當(dāng)量控制在4.3%-4.7%.薄小件偏上限，厚大件偏下限。

②   加快鑄件的冷卻速度，在厚大部位處放置冷鐵。有時(shí)候可加入一些反石墨化元素（如鉬）

③   球化劑的稀土含量不宜太高。

四、縮孔縮松

1影響因素

(1)碳當(dāng)量：提高碳量，增大了石墨化膨脹，可減少縮孔縮松。此外，提高碳當(dāng)量還可提高球鐵的流動(dòng)性，有利于補(bǔ)縮。但提高碳當(dāng)量時(shí)，不應(yīng)使鑄件產(chǎn)生石墨漂 浮等其他缺陷。

(2)磷：鐵液中含磷量偏高，使凝固范圍擴(kuò)大，同時(shí)低熔點(diǎn)磷共晶在最后凝固時(shí)得不到補(bǔ)給，以及使鑄件外殼變?nèi)?，因此有增大縮孔、縮松產(chǎn)生的傾向。一般工廠 控制含磷量小于0 08%。

(3)稀土和鎂：稀土殘余量過高會(huì)惡化石墨形狀，降低球化率，因此稀土含量不宜太高。而鎂又是一個(gè)強(qiáng)烈穩(wěn)定碳化物的元素，阻礙石墨化。由此可見，殘余鎂量 及殘余稀土量會(huì)增加球鐵的白口傾向，使石墨膨脹減小，故當(dāng)它們的含量較高時(shí)，亦會(huì)增加縮孔、縮松傾向。

(4)壁厚：當(dāng)鑄件表面形成硬殼以后，內(nèi)部的金屬液溫度越高，液態(tài)收縮就越大，則縮孔、縮松的容積不僅絕對(duì)值增加，其相對(duì)值也增加。另外，若壁厚變化太突 然，孤立的厚斷面得不到補(bǔ)縮，使產(chǎn)生縮孔縮松傾向增大。

(5)溫度：澆注溫度高，有利于補(bǔ)縮，但太高會(huì)增加液態(tài)收縮量，對(duì)消除縮孔、縮松不利，所以應(yīng)根據(jù)具體情況合理選擇澆注溫度，一般以1300～1350℃ 為宜。

(6)砂型的緊實(shí)度：若砂型的緊實(shí)度太低或不均勻，以致澆注后在金屬靜壓力或膨脹力的作用下，產(chǎn)生型腔擴(kuò)大的現(xiàn)象，致使原來的金屬不夠補(bǔ)縮而導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生 縮孔縮松。

(7)澆冒口及冷鐵：若澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵設(shè)置不當(dāng)，不能保證金屬液順序凝固；另外，冒口的數(shù)量、大小以及與鑄件的連接當(dāng)否，將影響冒口的補(bǔ)縮效果。

2　防止措施

(1)控制鐵液成分：

保持較高的碳當(dāng)量(>3 9%)；盡量降低磷含量(<0 08%)；降低殘留鎂量(<0 07%)；采用稀土鎂合金來處理，稀土氧化物殘余量控制在0 02%～0 04%。

(2)工藝設(shè)計(jì)

要確保鑄件在凝固中能從冒口不斷地補(bǔ)充高溫金屬液，冒口的尺寸和數(shù)量要適當(dāng)，力求做到順序凝固。

(3)必要時(shí)采用冷鐵與補(bǔ)貼來改變鑄件的溫度分布，以利于順序凝固。

(4)澆注溫度應(yīng)在1300～1350℃，一包鐵液的澆注時(shí)間不應(yīng)超過25ｍｉｎ，以免產(chǎn)生球化衰退。

(5)提高砂型的緊實(shí)度，一般不低于90；撞砂均勻，含水率不宜過高，保證鑄型有足夠的剛度。

五、夾渣

1　影響因素

(1) 硅：

硅的氧化物也是夾渣的主要組成部分，因此盡可能降低含硅量。

(2)硫：

鐵液中的硫化物是球鐵件形成夾渣缺陷的主要原因之一。

硫化物的熔點(diǎn)比鐵液熔點(diǎn)低，在鐵液凝固過程中，硫化物將從鐵液中析出，增大了鐵液的粘度，使鐵液中的熔渣或金屬氧化物等不易上浮。

因而鐵液中硫含量太高時(shí)，鑄件易產(chǎn)生夾渣。

球墨鑄鐵原鐵液含硫量應(yīng)控制在0 06%以下，當(dāng)它在0 09%～0 135%時(shí)，鑄鐵夾渣缺陷會(huì)急劇增加。

(3)稀土和鎂：

近年來研究認(rèn)為夾渣主要是由于鎂、稀土等元素氧化而致，因此殘余鎂和稀土不應(yīng)太高。

(4)澆注溫度：

澆注溫度太低時(shí)，金屬液內(nèi)的金屬氧化物等因金屬液的粘度太高，不易上浮至表面而殘留在金屬液內(nèi)；溫度太高時(shí)，金屬液表面的熔渣變得太稀薄，不易自液體表面去除，往往隨金屬液流入型內(nèi)。

而實(shí)際生產(chǎn)中，澆注溫度太低是引起夾渣的主要原因之一。此外，澆注溫度的選取還應(yīng)考慮碳、硅含量的關(guān)系。

(5)澆注系統(tǒng):

澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)合理,具有擋渣功能,使金屬液能平穩(wěn)地充填鑄型,力求避免飛濺及紊流。

(6)型砂：

若型砂表面粘附有多余的砂子或涂料，它們可與金屬液中的氧化物合成熔渣，導(dǎo)致夾渣產(chǎn)生；砂型的緊實(shí)度不均勻，緊實(shí)度低的型壁表面容易被金屬液侵蝕和形成低熔點(diǎn)的化合物，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生夾渣。

2　防止措施

(1)控制鐵液成分：

盡量降低鐵液中的含硫量(<0 06%)，

(2) 熔煉工藝：

要盡量提高金屬液的出爐溫度，適宜的鎮(zhèn)靜，以利于非金屬夾雜物的上浮、聚集。

扒干凈鐵液表面的渣子，鐵液表面應(yīng)放覆蓋劑(珍珠巖、草木灰 等)，防止鐵液氧化。

選擇合適的澆注溫度，**不低于1350℃。

(3)澆注系統(tǒng)要使鐵液流動(dòng)平穩(wěn)，應(yīng)設(shè)有集渣包和擋渣裝置(如濾渣網(wǎng)等)，避免直澆道沖砂。

(4)鑄型緊實(shí)度應(yīng)均勻，強(qiáng)度足夠；合箱時(shí)應(yīng)吹凈鑄型中的砂子。

六、石墨漂浮

1　影響因素

(1)碳當(dāng)量：

碳當(dāng)量過高，以致鐵液在高溫時(shí)就析出大量石墨。

由于石墨的密度比鐵液小，在鎂蒸汽的帶動(dòng)下，使石墨漂浮到鑄件上部。

碳當(dāng)量越高，石墨漂浮現(xiàn)象越嚴(yán)重。

應(yīng)當(dāng)指出，碳當(dāng)量太高是產(chǎn)生石墨漂浮的主要原因，但不是**原因，鑄件大小、壁厚也是影響石墨漂浮的重要因素。

(3) 硅：

在碳當(dāng)量不變的條件下，適當(dāng)降低含硅量，有助于降低產(chǎn)生石墨漂浮的傾向。

(4)稀土：

稀土含量過少時(shí)，碳在鐵液中的溶解度會(huì)降低，鐵液將析出大量石墨，加重石墨漂浮。

(5) 球化溫度與孕育溫度：

為了提高鎂及稀土元素的吸收率，國內(nèi)試驗(yàn)研究表明，球化處理時(shí)最適當(dāng)?shù)蔫F液溫度是1380～1450℃。

在此溫度區(qū)間，隨著溫度升高，鎂和稀土的吸收率增加。

(6) 澆注溫度：

一般情況下,澆注溫度越高，出現(xiàn)石墨漂浮的傾向越大，這是因?yàn)殍T件長時(shí)間處于液態(tài)有利于石墨的析出。若縮短凝固時(shí)間，隨著澆注溫度升高， 石墨漂浮傾向降低。

(7)滯留時(shí)間：

孕育處理后至澆注完畢之間的停留時(shí)間太長，為石墨的析出提供了條件，一般這段時(shí)間應(yīng)控制在10ｍｉｎ以內(nèi)。

2　防止措施

(1)控制鐵液成分：

嚴(yán)格控制碳當(dāng)量，不得大于4 6%；鐵液的含碳量不得大于4 0%，可用廢鋼來調(diào)整鐵液的含碳量；

采用低硅(<1 2%)生鐵；

改進(jìn)孕育處理，增強(qiáng)孕育效果，這樣可降低孕育硅鐵量。

(2)控制稀土的加入量：

在保證球化的前提下，加入量要少。

(3)改進(jìn)鑄件的結(jié)構(gòu)，使壁厚盡量均勻，且小于60ｍｍ；

若壁厚相差很大、熱節(jié)很大，可在厚壁或者熱節(jié)處加放冷鐵；

若是熱節(jié)或厚壁位置在鑄件頂部，可在此處加冒口。

(4)嚴(yán)格控制溫度：

通常要求在1380～1450℃進(jìn)行球化處理，1360～1400℃進(jìn)行澆注。

同時(shí)，盡量縮短鐵液出爐到澆注之間的滯留時(shí)間。

(5)必要情況下，可以加入鉬等反石墨化元素，提高碳在鐵液中的溶解度，從而減少石墨析出。

七、皮下氣孔

1　影響因素

(1)碳當(dāng)量：

適當(dāng)增加含硅量有助于皮下氣孔的減少。

同時(shí)，在硅量保持不變的情況下，隨著含碳量的增加，球鐵中皮下氣孔的個(gè)數(shù)呈現(xiàn)出單峰曲線，且峰值點(diǎn)總保持在共晶點(diǎn)左右，因此，**將碳硅含量選擇得高一些，以使球鐵的碳當(dāng)量稍大于共晶點(diǎn)。

(2)硫：

硫高會(huì)引起皮下氣孔等缺陷，當(dāng)含硫量超過0 .094%時(shí)就會(huì)產(chǎn)生皮下氣孔，含硫量越高，情況越嚴(yán)重。

(3)稀土:

鐵液中加入稀土元素能脫氧、脫硫，提高鐵液表面張力，因此有利于防止產(chǎn)生皮下氣孔。

但稀土含量太高，會(huì)增加鐵液中氧化物的含量，使氣泡外來核心增加，皮下氣孔率增加。

(4)鎂：

過高的鎂將會(huì)加劇鐵液的吸氫傾向，大量的鎂氣泡和氧化物進(jìn)入型腔，增加氣泡的外來核心；

此外鎂蒸汽直接與砂型中的水分作用，產(chǎn)生ＭｇＯ煙氣及氫氣，也會(huì)產(chǎn)生皮下氣孔。

(5)鋁：

鐵液中的鋁是鑄件產(chǎn)生氫氣孔的主要原因。

據(jù)報(bào)道,當(dāng)濕型鑄造球墨鑄鐵的殘留鋁量為 0.030%～0 .050%時(shí)，將產(chǎn)生皮下氣孔。

(6)壁厚：

皮下氣孔還有“壁厚效應(yīng)”特征，即氣孔的產(chǎn)生在一定壁厚范圍內(nèi)，實(shí)際上這與鑄件的凝固速度有關(guān)。

鑄件壁厚大時(shí)，其凝固結(jié)皮時(shí)間推遲，有利于氣泡逸出。

因此，一般來說壁厚小于6ｍｍ或大于25ｍｍ時(shí)不易產(chǎn)生皮下氣孔。

(8) 澆注溫度：

澆注溫度類似于壁厚效應(yīng)，也有一個(gè)溫度范圍，在1285～1304℃時(shí)，皮下氣孔相當(dāng)嚴(yán)重。

筆者進(jìn)一步研究認(rèn)為，不同的壁厚其危險(xiǎn)溫度也不相同，因此，應(yīng)根據(jù)鑄件壁厚共同確定澆注溫度。

當(dāng)然，提高澆注溫度能延緩氧化膜的生成，防止熔渣進(jìn)入型腔，同時(shí)對(duì)砂型烘烤時(shí)間加長使水分向外遷移。

(9) 型砂含水率：

鑄型產(chǎn)生皮下氣孔的傾向按下列順序依次減?。簼裥?、干型、水玻璃型、殼型。

司乃潮的研究也證明了這一點(diǎn)，即隨著型砂水分的提高，球鐵產(chǎn)生皮下氣孔的傾向增大，而當(dāng)型砂水分小于4 .8%時(shí)，皮下氣孔率接近于零。

(10)   型砂緊實(shí)度與透氣性：

型砂的透氣性太低，導(dǎo)致型壁所產(chǎn)生的氣體不能排出型外，而向金屬侵入，致使鑄件產(chǎn)生氣孔；

隨著型砂緊實(shí)度的增加，皮下氣孔的傾向也加大，但當(dāng)緊實(shí)度相當(dāng)高時(shí)，傾向又減小，這可能是由于表層砂緊實(shí)度高，增大了水分向鑄件方向的遷移阻力，但若型砂水分也高，將使水蒸氣爆炸的可能性增加。

(11) 澆冒口：

合理設(shè)計(jì)澆冒口，使鐵液平穩(wěn)澆注，并具有較強(qiáng)的擋渣功能；同時(shí)，適當(dāng)增加直澆道和冒口的高度，以增加金屬液的靜壓力。。

八、球化衰退及球化不良

1　影響因素

(1)碳當(dāng)量：

鐵液的碳當(dāng)量太高時(shí)(尤其是硅含量也高時(shí))將使石墨球化受到影響。

試驗(yàn)表明，對(duì)于厚壁鑄件，當(dāng)碳當(dāng)量超過共晶成分時(shí)就有可能產(chǎn)生開花狀石墨。

但是提高鐵液的含碳量有利于鎂回收率的提高。

因此生產(chǎn)中大多采用高碳低硅的原則，通常含硅量控制在2%左右。

此外，碳當(dāng)量的選取還與鑄件壁厚有關(guān)：當(dāng)壁厚為6.5～76ｍｍ時(shí)，碳當(dāng)量為4.35%～4.7%；當(dāng)壁厚>76ｍｍ，碳當(dāng)量為4.3%～4 .35%。

(2)硫:

當(dāng)鐵液中的含硫量太高時(shí)，硫與鎂和稀土生成硫化物，因其密度小而上浮到鐵液表面，而這些硫化物與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)生成硫，硫又回到鐵液，又重復(fù)上述過程，從而降低了鎂與稀土含量。當(dāng)鐵液中的硫大于0.1%時(shí)，即使加入多量的球化劑，也不能使石墨完全球化。

(3)稀土與鎂:

稀土與鎂含量過低時(shí)，往往產(chǎn)生球化不良或球化衰退現(xiàn)象。

一般工廠要求球化劑的加入量為1.8%～2.2%。

(4)壁厚：

鑄件壁太厚也容易產(chǎn)生球化不良及衰退缺陷，主要是因?yàn)殍F液在鑄型中長時(shí)間處于液態(tài)，鎂蒸汽上浮，造成鎂含量降低；共晶時(shí)大量石墨生成而釋放出的結(jié)晶潛熱使奧氏體殼重新熔化，石墨伸出殼外而畸形長大，形成非球狀石墨。

(5)溫度:

若鐵液溫度過高，鐵液氧化嚴(yán)重，由于鎂與稀土易與氧化物產(chǎn)生還原反應(yīng)，而使得鎂、稀土含量降低，同時(shí)高溫也將增加鎂的燒損和蒸發(fā)；

鐵液溫度太低，球化劑不能熔化和被鐵液吸收，而上浮至鐵液表面燃燒或被氧化。

(6)滯留時(shí)間：

鐵液中鎂的含量是隨孕育處理后停留時(shí)間的增加而減少，其主要原因是因硫及鎂、稀土的氧化與蒸發(fā)造成的。

一般情況下，滯留時(shí)間不超過20min。

(7)澆冒口：

澆冒口若設(shè)計(jì)不合理，會(huì)產(chǎn)生澆注時(shí)間太長、鐵液飛濺以及卷入空氣，使鎂、稀土氧化嚴(yán)重。

2　防止措施

(1)嚴(yán)格控制鐵液成分：

選擇合適的碳當(dāng)量；鐵液中的含硫量應(yīng)小于0 08%(其中生鐵含硫不得大于0 03%，焦碳含硫不得大于0 08%)，可采用小蘇打進(jìn)行脫硫。

(2)加入足夠的球化劑，

(3)合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu),避免壁厚過大，也可在壁厚處加冷鐵以提高凝固速度，縮短液態(tài)時(shí)間，從而防止球化衰退及不良。

(4)注意處理溫度。

出爐溫度應(yīng)低于1460℃，以防球化劑嚴(yán)重?zé)龘p；

要防止高溫下的氧化現(xiàn)象，蓋好覆蓋球化劑的鐵板(厚度應(yīng)>3ｍｍ)；

鐵液扒渣后應(yīng)用草木灰等蓋好；

當(dāng)鐵液溫度>1350℃出現(xiàn)球化不良及衰退時(shí)，可補(bǔ)加球化劑；

而當(dāng)<1350℃時(shí)就不能補(bǔ)加球化劑，也不得澆注球鐵件， 只能補(bǔ)加其它鐵液澆注不重要的灰鑄鐵件或芯骨等。

(5)鐵液出爐后應(yīng)及時(shí)澆注，滯留時(shí)間不得超過20min。

(6)合理設(shè)計(jì)澆冒口,，采用型內(nèi)和型上球化處理，加強(qiáng)孕育。