鑄造球墨鑄鐵——球墨鑄鐵件三大缺陷處理

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

      當然,，球鐵也不是十全十美的，它除了會產生一般的鑄造缺陷外,，還會產生一些特有的缺陷,，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，有必要對其進行分析并且精密鑄造,，總結出各種影響因素,，提出防止措施，才能有效降低缺陷的產生,，提高鑄件的力學性能及生產效益,。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,，提高碳當量還可提高球鐵的流動性,，有利于補縮。生產優(yōu)質鑄件的經驗公式為Ｃ%+1/7Ｓｉ%>3 9%,。但提高碳當量時,，不應使鑄件產生石墨漂浮等其他缺陷。 

(2)磷：鐵液中含磷量偏高，使凝固范圍擴大,，同時低熔點磷共晶在******凝固時得不到補給,，以及使鑄件外殼變弱，因此有增大縮孔,、縮松產生的傾向,。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。而鎂又是一個強烈穩(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增加球鐵的白口傾向,，使石墨膨脹減小,，故當它們的含量較高時，亦會增加縮孔,、縮松傾向,。 

(4)壁厚：當鑄件表面形成硬殼以后，內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,，其相對值也增加,。另外，若壁厚變化太突然,，孤立的厚斷面得不到補縮,，使產生縮孔縮松傾向增大。 

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

(6)砂型的緊實度：若砂型的緊實度太低或不均勻,，以致澆注后在金屬靜壓力或膨脹力的作用下，產生型腔擴大的現(xiàn)象,，致使原來的金屬不夠補縮而導致鑄件產生縮孔縮松,。 (7)澆冒口及冷鐵：若澆注系統(tǒng),、冒口和冷鐵設置不當，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否,，將影響冒口的補縮效果,。 

1.2　防止措施 

(1)控制鐵液成分：保持較高的碳當量(>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)工藝設計要確保鑄件在凝固中能從冒口不斷地補充高溫金屬液,，冒口的尺寸和數(shù)量要適當，力求做到順序凝固,。 

(3)必要時采用冷鐵與補貼來改變鑄件的溫度分布,，以利于順序凝固。 

(4)澆注溫度應在1300～1350℃,，一包鐵液的澆注時間不應超過25ｍｉｎ,，以免產生球化衰退。 

(5)提高砂型的緊實度,，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,。 

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,。硫化物的熔點比鐵液熔點低，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，鑄件易產生夾渣,。球墨鑄鐵原鐵液含硫量應控制在0 06%以下,，當它在0 09%～0 135%時，鑄鐵夾渣缺陷會急劇增加,。 

(3)稀土和鎂：近年來研究認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太高。 

(4)澆注溫度：澆注溫度太低時,，金屬液內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；溫度太高時,，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,。而實際生產中,，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考慮碳,、硅含量的關系。 

(5)澆注系統(tǒng):澆注系統(tǒng)設計應合理,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，導致夾渣產生,；砂型的緊實度不均勻,，緊實度低的型壁表面容易被金屬液侵蝕和形成低熔點的化合物，導致鑄件產生夾渣,。 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)要使鐵液流動平穩(wěn)，應設有集渣包和擋渣裝置(如濾渣網(wǎng)等),，避免直澆道沖砂,。 

(4)鑄型緊實度應均勻，強度足夠,；合箱時應吹凈鑄型中的砂子,。 

3 石墨漂浮 

3. 1 影響因素 

(1)碳當量：碳當量過高,，以致鐵液在高溫時就析出大量石墨。由于石墨的密度比鐵液小,，在鎂蒸汽的帶動下,，使石墨漂浮到鑄件上部。碳當量越高,，石墨漂浮現(xiàn)象越嚴重,。應當指出，碳當量太高是產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：在碳當量不變的條件下,，適當降低含硅量，有助于降低產生石墨漂浮的傾向,。 

(3)稀土：稀土含量過少時,，碳在鐵液中的溶解度會降低，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，國內試驗研究表明,，球化處理時最適當?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,，這是因為鑄件長時間處于液態(tài)有利于石墨的析出,。A.P.Druschitz與Ｗ.Ｗ.Ｃhaput研究發(fā)現(xiàn),若縮短凝固時間，隨著澆注溫度升高,，石墨漂浮傾向降低,。 

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

信息來源：鑄造球墨鑄鐵    szsmlsy.com