鑄造球墨鑄鐵——球墨鑄鐵件三大缺陷處理

     球鐵是近40年來(lái)我國(guó)發(fā)展起來(lái)的重要鑄造金屬材料,。由于球狀石墨造成的應(yīng)力集中小,，對(duì)基體的割裂作用也較小，故球鐵的抗拉強(qiáng)度，塑性和韌性均高于其他鑄鐵,。與相應(yīng)組織的鋼相比，塑性低于鋼,，疲勞強(qiáng)度接近一般中碳鋼,，屈強(qiáng)比可達(dá)07~08，幾乎是一般碳鋼的2倍,，而成本比鋼低,，因此其應(yīng)用日趨廣泛。

      當(dāng)然,，球鐵也不是十全十美的,，它除了會(huì)產(chǎn)生一般的鑄造缺陷外，還會(huì)產(chǎn)生一些特有的缺陷,，如縮松,、夾渣、皮下氣孔,、球化不良及衰退等,。這些缺陷影響鑄件性能,，使鑄件廢品率增高。為了防止這些缺陷的發(fā)生,，有必要對(duì)其進(jìn)行分析并且精密鑄造,，總結(jié)出各種影響因素，提出防止措施,，才能有效降低缺陷的產(chǎn)生,，提高鑄件的力學(xué)性能及生產(chǎn)效益。本文將討論球鐵件的主要常見缺陷：縮孔,、縮松,、夾渣、皮下氣孔,、石墨漂浮,、球化不良及球化衰退。

1　縮孔縮松 

1.1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。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的經(jīng)驗(yàn)公式為Ｃ%+1/7Ｓｉ%>3 9%,。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******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(guò)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******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(lái)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,。 

1.2　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(lái)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(lái)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(guò)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(guò)高,，保證鑄型有足夠的剛度。 

2 夾渣 

2 .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(guò)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(lái)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,。 2.2 防止措施 

(1)控制鐵液成分：盡量降低鐵液中的含硫量(<0 06%),，適量加入稀土合金(0 1%～0 2%)以凈化鐵液，盡可能降低含硅量和殘鎂量,。 

(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,。 

3 石墨漂浮 

3. 1 影響因素 

(1)碳當(dāng)量：碳當(dāng)量過(guò)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,。 

(2)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。 

(3)稀土：稀土含量過(guò)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。 

(4)球化溫度與孕育溫度：為了提高鎂及稀土元素的吸收率,，國(guó)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。 

(5)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(zhǎng)時(shí)間處于液態(tài)有利于石墨的析出。A.P.Druschitz與Ｗ.Ｗ.Ｃhaput研究發(fā)現(xiàn),若縮短凝固時(shí)間,，隨著澆注溫度升高,，石墨漂浮傾向降低。 

(6)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(zhǎng),，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)。

信息來(lái)源：鑄造球墨鑄鐵    szsmlsy.com