生產鑄造高強度高韌性鑄鐵工作臺，掌握三項控制要素？
2018年07月11日
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鑄(zhu)造(zao)高強(qiang)度高韌性(xing)鑄(zhu)鐵工作臺(tai)，在滿足 殊性(xing)能要求的基礎上，減少了(le)熱處(chu)理(li)環(huan)節，節約了(le)中間運輸成本，縮短(duan)了(le)供(gong)貨周期，是(shi)企業在制(zhi)造(zao)過程中，努力追(zhui)求的方向， 別是(shi)當前市場競(jing)爭激烈(lie)日趨熱化(hua)的環(huan)境下，可(ke)以youxiao減低企業生(sheng)產成本，提高產品競(jing)爭力。
通常(chang)強度(du)(du)(du)(du)與塑性(xing)(xing)(xing)之(zhi)間(jian)始終存在矛盾，而隨著對合(he)金(jin)強化(hua)(hua)基體組(zu)織(zhi)認(ren)識(shi)的加(jia)深，對于金(jin)屬材料性(xing)(xing)(xing)能 殊(shu)要求(qiu)的不(bu)斷提(ti)高(gao)，要求(qiu)球墨鑄(zhu)鐵強度(du)(du)(du)(du)達到(dao)600MP以(yi)上，同(tong)時(shi)要求(qiu)其具(ju)有(you)很好的強韌性(xing)(xing)(xing)延伸(shen)率10以(yi)上，通過(guo)(guo)熱(re)處(chu)理(li)很難(nan)同(tong)時(shi)保證強度(du)(du)(du)(du)與韌性(xing)(xing)(xing)要求(qiu)，通過(guo)(guo)控制(zhi)(zhi)影(ying)響(xiang)顯微組(zu)織(zhi)的因素（化(hua)(hua)學成分，合(he)金(jin)化(hua)(hua)，熔煉質量，球化(hua)(hua)孕(yun)育處(chu)理(li)、壁厚條件(jian)、冷卻速度(du)(du)(du)(du)等(deng)），可以(yi)滿足鑄(zhu)態(tai)高(gao)強度(du)(du)(du)(du)，高(gao)韌性(xing)(xing)(xing)要求(qiu)，現(xian)簡單介紹其控制(zhi)(zhi)方法：
2 化學成分的選擇(ze)
2.1 碳cujin鎂的(de)(de)吸收(shou)，gaishan球化(hua)(hua)、提高石墨(mo)球的(de)(de)圓整度(du)；提高鐵液的(de)(de)流動性(xing)，減少鑄(zhu)鐵工作臺鑄(zhu)件的(de)(de)疏松(song)缺陷和縮凹傾向；能(neng)夠(gou)cujin石墨(mo)化(hua)(hua)，減小白(bai)口傾向。但是(shi)，過(guo)高的(de)(de)碳又容易產生石墨(mo)漂浮，使(shi)鑄(zhu)件綜合性(xing)能(neng)降低。因此將(jiang)碳控制為3.5~3.7。
2.2硅(gui) cujin石(shi)墨化元素(su)，在球墨鑄鐵(tie)生產(chan)中(zhong)由于(yu)硅(gui)的(de)孕育作用，使珠(zhu)光體和鐵(tie)素(su)體的(de)比例改變(bian)：Si控制(zhi)在2.0~2.5有利(li)于(yu)珠(zhu)光體組(zu)織的(de)生成，而為了在保證(zheng)強(qiang)度達到(dao)600MP的(de)基礎上，延(yan)伸率達到(dao)10，適當提高(gao)孕育效果，保證(zheng)一定(ding)比例的(de)鐵(tie)素(su)體組(zu)織，將(jiang)硅(gui)控制(zhi)在2.5~2.8。
2.3 錳使穩(wen)定(ding)珠光(guang)體元素，可以提(ti)高強度(du)和硬度(du)，降低(di)塑(su)性和韌性；但錳易產生偏析，錳量過多(duo)，易在(zai)共(gong)晶團邊界形成化合物，降低(di)鑄(zhu)件(jian)的力學性能，對厚大鑄(zhu)件(jian) 為(wei)嚴重。
一(yi)般不(bu)采用錳作為(wei)(wei)鑄(zhu)態形成(cheng)珠光體(ti)的元素(su)，將錳控制為(wei)(wei)<0.5。
2.4 硫(liu)與(yu)鎂(mei)、稀土親和力很強，消耗鐵液(ye)中的球(qiu)化元(yuan)素，形成MgS、RES渣(zha)，降低球(qiu)化率；硫(liu)越高、消耗球(qiu)化劑(ji)越多(duo)、因此鐵液(ye)含硫(liu)量高是造成球(qiu)化元(yuan)素殘(can)留量少而導致(zhi)球(qiu)化不良的主(zhu)要原因；另外，含硫(liu)量高還容易產生夾渣(zha)、皮下氣孔等缺陷。故(gu)S<0.03 。
2.5 磷 磷在(zai)球鐵(tie)中(zhong)溶解度很低，當(dang)磷超(chao)過某(mou)一含(han)量時，易偏析于共(gong)晶(jing)團(tuan)邊(bian)界(jie)形成磷共(gong)晶(jing)，降(jiang)低鑄(zhu)件的塑性(xing)、韌性(xing)和(he)強度，并且使鑄(zhu)件產生冷裂。因此P <0.05 。
2.6 鎂(mei)(mei)和(he)稀(xi)土(tu) 鐵液中有(you)一定的鎂(mei)(mei)和(he)稀(xi)土(tu)元素(su)的殘(can)留量才能保(bao)證石墨成球(qiu)。在稀(xi)土(tu)鎂(mei)(mei)球(qiu)鐵中，鎂(mei)(mei)起(qi)主要(yao)球(qiu)化(hua)作用，稀(xi)土(tu)起(qi)輔助球(qiu)化(hua)作用，并(bing)起(qi)到凈化(hua)鐵液、抗球(qiu)化(hua)干擾元素(su)的作用。將(jiang)它們(men)控(kong)制(zhi)在如(ru)下范圍(wei)：Mg殘(can)0.030~0.05、RE殘(can)0.030~0.05。
2.7銅(tong)+錫 銅(tong)在(zai)共(gong)晶(jing)轉變時，cujin石墨化(hua)，減少或(huo)xiaochu游離(li)滲碳體(ti)的(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)；在(zai)共(gong)析轉變時，cujin珠光體(ti)的(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)，可減少或(huo)完全控制鐵素(su)(su)體(ti)的(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)；對基體(ti)固溶強(qiang)(qiang)化(hua)。是鑄態高強(qiang)(qiang)度高韌性(xing)球墨鑄鐵生產中，理想的(de)(de)(de)合金(jin)(jin)元素(su)(su)。而銅(tong)量小(xiao)于0.4時，對于大量增(zeng)加珠光體(ti)數量沒有(you)明顯影響，對于薄壁鑄件采用銅(tong)作為(wei)合金(jin)(jin)元素(su)(su)保(bao)證強(qiang)(qiang)韌性(xing)要(yao)求是為(wei)理想的(de)(de)(de)選擇(ze)，根據壁厚條件，控制Cu的(de)(de)(de)范圍為(wei)0.20~0.50；
3 鐵液(ye)的(de)熔煉(lian)
鑄鐵工作臺（鑄鐵平臺）鐵液采用中沖天爐熔煉工藝，使用盡可能純凈的生鐵：P、S、干擾球化元素及各類合金元素要盡可能低；回爐鐵一般為同材質的澆冒口、廢品或加工的鐵屑，便于合金回用降低成本，也有利于鐵水成分控制；廢鋼應盡可能選用單一種類、干凈，無砂、銹等雜物的廢鋼；合金銅、錫是產品性能是否能達到要求的關鍵，在不利用 殊專用球化劑、孕育劑的情況下，如何確保合金在鐵水中均勻，是產品質量和性能穩定的基礎，考慮到兩種合金在熔煉過程中不燒損，在熔煉前期以合金形式加入到爐底熔煉，可以確保合金在整爐鐵水中大限度的濃度均勻；原鐵水化學成分控制原則上CE適中，C 高，Si低，Mn，P，S低，干擾元素Ti低的前提下，爐料配比使C：3.6~3.8，Si：1.1~1.5。
4 球化及孕育處理
4.1 球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)用 球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)用與鐵(tie)液(ye)質量有關：原(yuan)鐵(tie)液(ye)中(zhong)(zhong)含硫(liu)量不(bu)同(tong)，選(xuan)(xuan)用含稀土量不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)，即使(shi)利用電(dian)爐熔煉，如果(guo)使(shi)用的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)鐵(tie)中(zhong)(zhong)含硫(liu)及(ji)其它雜質元素多，原(yuan)鐵(tie)水含S＞0.03，則選(xuan)(xuan)用FeSiMg8RE7的(de)(de)(de)(de)(de)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)；S＜0.03時，則選(xuan)(xuan)用低稀土的(de)(de)(de)(de)(de)FeSiMg8RE5或FeSiMg8RE3球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。 球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)質量不(bu)僅(jin)與化(hua)(hua)(hua)學(xue)成分(fen)有關，而且與粒(li)(li)度(du)也有一定的(de)(de)(de)(de)(de)關系，生(sheng)產實踐(jian)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)，粒(li)(li)度(du)過(guo)大(da)，不(bu)易快速(su)溶解，使(shi)反(fan)應熔化(hua)(hua)(hua)時間長，導致球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)上浮至(zhi)鐵(tie)液(ye)表(biao)面燒損(sun)，鎂的(de)(de)(de)(de)(de)吸收率下降，影(ying)響球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)效果(guo)；同(tong)時，球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)粒(li)(li)度(du)過(guo)小， 別是(shi)呈粉(fen)末狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)比例要嚴(yan)格控制，因為鐵(tie)水溫(wen)度(du)高，容易直接(jie)燒損(sun)，溫(wen)度(du)低則，直接(jie)氧化(hua)(hua)(hua)。生(sheng)產過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)粒(li)(li)度(du)主要還(huan)是(shi)取決于球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)包的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)小和球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度(du)：生(sheng)產過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)使(shi)用300Kg球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)包，球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)處理溫(wen)度(du)15100C~15400 C，因此球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)粒(li)(li)度(du)選(xuan)(xuan)用5~30 mm，超標粒(li)(li)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)應小于5。
4.2 鑄(zhu)(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)工作臺(tai)孕(yun)育(yu)(yu)處(chu)理 孕(yun)育(yu)(yu)劑(ji)選用(yong)常用(yong)的75FeSi，為提高(gao)孕(yun)育(yu)(yu)效(xiao)果(guo)，并(bing)合(he)理控制終硅(gui)量根據生(sheng)產條件(jian)，采(cai)用(yong)二次孕(yun)育(yu)(yu)處(chu)理方式(shi)：采(cai)用(yong)沖(chong)入(ru)法球(qiu)(qiu)化時在(zai)球(qiu)(qiu)化劑(ji)表面加入(ru)0.4的孕(yun)育(yu)(yu)劑(ji)，孕(yun)育(yu)(yu)劑(ji)粒度(du)3~8 mm，待沖(chong)入(ru)鐵(tie)(tie)液(ye)進行球(qiu)(qiu)化處(chu)理時，同時發生(sheng)孕(yun)育(yu)(yu)作用(yong)，在(zai)澆注前將鐵(tie)(tie)水從球(qiu)(qiu)化包轉入(ru)澆注包時在(zai)鐵(tie)(tie)水表面加入(ru)0.2~0.3的粒度(du)為1~3mm的孕(yun)育(yu)(yu)劑(ji)作為二次孕(yun)育(yu)(yu)，可以(yi)youxiao防(fang)(fang)止(zhi)孕(yun)育(yu)(yu)衰退提高(gao)孕(yun)育(yu)(yu)效(xiao)果(guo)。 由于鑄(zhu)(zhu)(zhu)態高(gao)強(qiang)度(du)高(gao)韌(ren)性灰口鑄(zhu)(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)件(jian)的性能主(zhu)要(yao)由合(he)金(jin)化后的微觀基體組(zu)織保(bao)證，而珠光體數(shu)量以(yi)及鐵(tie)(tie)素體基體強(qiang)度(du)主(zhu)要(yao)依靠合(he)金(jin)銅、錫的作用(yong)體現，適當加強(qiang)孕(yun)育(yu)(yu)效(xiao)果(guo)，有(you)利于鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)在(zai)保(bao)證抗拉強(qiang)度(du)達(da)到600MP的前提下，有(you)較強(qiang)的韌(ren)性，延伸率＞10，并(bing)能youxiaoxiaochu碳化物，有(you)利于鐵(tie)(tie)水補縮，減小鐵(tie)(tie)水收縮傾向，防(fang)(fang)止(zhi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)工作臺(tai)（鑄(zhu)(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)平臺(tai)）鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)產生(sheng)疏松。
我國(guo)的鑄造(zao)產業(ye)正在朝著(zhu)一個新的攻堅時期發展。這(zhe)不僅是鑄造(zao)鑄鐵工作臺發展的新開端(duan)， 是鑄造(zao)產業(ye)由量到(dao)質的轉變(bian)新階(jie)段。創新是推動(dong)鑄造(zao)產品發展的重要推動(dong)力，不容忽視。
