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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鑄造高(gao)強度(du)高(gao)韌(ren)性(xing)鑄鐵工作臺，在滿足 殊性(xing)能要求的(de)基礎上(shang)，減少了熱處理環(huan)節(jie)，節(jie)約(yue)了中(zhong)間(jian)運輸成(cheng)本，縮短(duan)了供貨周期(qi)，是企(qi)業(ye)在制造過程中(zhong)，努力(li)(li)追求的(de)方向， 別是當前市場競(jing)爭激烈日趨(qu)熱化(hua)的(de)環(huan)境下，可(ke)以youxiao減低企(qi)業(ye)生產成(cheng)本，提高(gao)產品競(jing)爭力(li)(li)。
通(tong)(tong)常強(qiang)度(du)(du)與塑性之間始終存在矛盾，而隨著對(dui)合金強(qiang)化(hua)基體組織(zhi)認識的加深(shen)，對(dui)于金屬材料(liao)性能 殊要求(qiu)的不(bu)斷提高，要求(qiu)球墨鑄鐵強(qiang)度(du)(du)達(da)到600MP以(yi)上，同時要求(qiu)其具有(you)很好的強(qiang)韌性延伸(shen)率10以(yi)上，通(tong)(tong)過熱處(chu)理(li)很難同時保證強(qiang)度(du)(du)與韌性要求(qiu)，通(tong)(tong)過控制影響顯微(wei)組織(zhi)的因(yin)素（化(hua)學成分，合金化(hua)，熔煉質量，球化(hua)孕育(yu)處(chu)理(li)、壁厚(hou)條件、冷卻速(su)度(du)(du)等），可以(yi)滿(man)足鑄態高強(qiang)度(du)(du)，高韌性要求(qiu)，現簡單介紹其控制方(fang)法(fa)：
2 化學(xue)成分的(de)選擇(ze)
2.1 碳(tan)cujin鎂的(de)(de)吸收(shou)，gaishan球(qiu)化、提(ti)高石(shi)墨球(qiu)的(de)(de)圓整度；提(ti)高鐵(tie)液的(de)(de)流動性，減少鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)工作臺鑄(zhu)(zhu)件(jian)的(de)(de)疏(shu)松缺陷和縮(suo)凹傾(qing)向(xiang)；能(neng)夠cujin石(shi)墨化，減小白(bai)口傾(qing)向(xiang)。但是，過高的(de)(de)碳(tan)又容(rong)易產(chan)生石(shi)墨漂浮，使鑄(zhu)(zhu)件(jian)綜合(he)性能(neng)降(jiang)低。因此將碳(tan)控(kong)制為3.5~3.7。
2.2硅(gui)(gui) cujin石墨化元素，在(zai)球墨鑄(zhu)鐵(tie)生(sheng)產(chan)中(zhong)由于硅(gui)(gui)的(de)孕育作用，使珠(zhu)(zhu)光體和鐵(tie)素體的(de)比例改變：Si控制在(zai)2.0~2.5有利于珠(zhu)(zhu)光體組(zu)織的(de)生(sheng)成(cheng)，而為(wei)了在(zai)保證(zheng)(zheng)強度達到600MP的(de)基(ji)礎上，延伸率達到10，適當提高(gao)孕育效果，保證(zheng)(zheng)一定比例的(de)鐵(tie)素體組(zu)織，將硅(gui)(gui)控制在(zai)2.5~2.8。
2.3 錳(meng)使穩定珠光體元素，可以提(ti)高(gao)強度(du)和硬度(du)，降低塑性(xing)和韌性(xing)；但錳(meng)易(yi)產生偏析，錳(meng)量過多，易(yi)在共晶團邊界形成化合物，降低鑄件(jian)(jian)的(de)力學性(xing)能(neng)，對厚大(da)鑄件(jian)(jian) 為嚴重。
一般不采(cai)用錳作為鑄(zhu)態形成珠光體(ti)的(de)元(yuan)素，將錳控制為<0.5。
2.4 硫與鎂、稀土親和力(li)很強，消(xiao)耗(hao)鐵液中的球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)元素(su)，形(xing)成MgS、RES渣(zha)，降低(di)球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)率；硫越高(gao)、消(xiao)耗(hao)球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)劑越多、因此(ci)鐵液含(han)硫量高(gao)是造成球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)元素(su)殘留量少而導致球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)不良的主要原因；另外(wai)，含(han)硫量高(gao)還容(rong)易產生(sheng)夾渣(zha)、皮下氣(qi)孔等缺陷。故S<0.03 。
2.5 磷(lin)(lin) 磷(lin)(lin)在(zai)球鐵中溶解度很低(di)，當磷(lin)(lin)超過(guo)某一含量(liang)時，易偏析于共(gong)晶團邊界(jie)形成磷(lin)(lin)共(gong)晶，降低(di)鑄件(jian)的塑性(xing)、韌性(xing)和強度，并且使鑄件(jian)產生冷裂。因(yin)此(ci)P <0.05 。
2.6 鎂和稀(xi)土(tu) 鐵(tie)液中有一定的(de)(de)鎂和稀(xi)土(tu)元素的(de)(de)殘留量才能保證石墨成球。在稀(xi)土(tu)鎂球鐵(tie)中，鎂起主要球化作(zuo)用，稀(xi)土(tu)起輔(fu)助球化作(zuo)用，并起到凈化鐵(tie)液、抗球化干擾元素的(de)(de)作(zuo)用。將(jiang)它們(men)控制(zhi)在如(ru)下(xia)范圍：Mg殘0.030~0.05、RE殘0.030~0.05。
2.7銅+錫(xi) 銅在(zai)共晶轉變時(shi)，cujin石(shi)墨(mo)化(hua)，減少(shao)或(huo)xiaochu游離(li)滲(shen)碳體(ti)的形成(cheng)；在(zai)共析轉變時(shi)，cujin珠光體(ti)的形成(cheng)，可減少(shao)或(huo)完全控(kong)制(zhi)鐵(tie)素體(ti)的形成(cheng)；對(dui)基(ji)體(ti)固溶強(qiang)(qiang)化(hua)。是鑄態高(gao)強(qiang)(qiang)度高(gao)韌性球墨(mo)鑄鐵(tie)生(sheng)產(chan)中，理(li)想(xiang)的合(he)金元素。而銅量小于(yu)(yu)(yu)0.4時(shi)，對(dui)于(yu)(yu)(yu)大量增加珠光體(ti)數量沒有明顯影響，對(dui)于(yu)(yu)(yu)薄壁鑄件(jian)采(cai)用銅作為合(he)金元素保證強(qiang)(qiang)韌性要求是為理(li)想(xiang)的選擇，根據壁厚條件(jian)，控(kong)制(zhi)Cu的范圍為0.20~0.50；
3 鐵液(ye)的熔煉
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)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的(de)選(xuan)用(yong) 球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的(de)選(xuan)用(yong)與(yu)鐵液(ye)質量有(you)關(guan)：原鐵液(ye)中含硫量不(bu)同，選(xuan)用(yong)含稀土(tu)(tu)量不(bu)同的(de)球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)，即使(shi)利用(yong)電爐熔煉，如果使(shi)用(yong)的(de)生(sheng)鐵中含硫及其它雜質元素(su)多，原鐵水含S＞0.03，則選(xuan)用(yong)FeSiMg8RE7的(de)球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)；S＜0.03時(shi)，則選(xuan)用(yong)低稀土(tu)(tu)的(de)FeSiMg8RE5或FeSiMg8RE3球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)。 球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)質量不(bu)僅(jin)與(yu)化(hua)(hua)(hua)(hua)學成(cheng)分有(you)關(guan)，而且與(yu)粒(li)度(du)(du)(du)也有(you)一定的(de)關(guan)系，生(sheng)產(chan)實踐過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中，粒(li)度(du)(du)(du)過(guo)(guo)(guo)大，不(bu)易快速溶(rong)解，使(shi)反(fan)應熔化(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)間長，導致球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)上浮至鐵液(ye)表面燒損，鎂(mei)的(de)吸收(shou)率下降，影響球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)效果；同時(shi)，球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)粒(li)度(du)(du)(du)過(guo)(guo)(guo)小， 別(bie)是(shi)呈粉末狀的(de)比例要嚴(yan)格(ge)控(kong)制，因為鐵水溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)高，容(rong)易直接(jie)燒損，溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)低則，直接(jie)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)。生(sheng)產(chan)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)粒(li)度(du)(du)(du)主要還(huan)是(shi)取(qu)決于(yu)球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)包(bao)的(de)大小和球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)：生(sheng)產(chan)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中使(shi)用(yong)300Kg球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)包(bao)，球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)處理溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)15100C~15400 C，因此球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)粒(li)度(du)(du)(du)選(xuan)用(yong)5~30 mm，超標粒(li)度(du)(du)(du)的(de)球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)應小于(yu)5。
4.2 鑄(zhu)鐵(tie)(tie)工作(zuo)臺孕(yun)(yun)育(yu)處(chu)理(li)(li) 孕(yun)(yun)育(yu)劑選用(yong)常(chang)用(yong)的(de)(de)75FeSi，為(wei)提(ti)高(gao)孕(yun)(yun)育(yu)效(xiao)果(guo)，并合理(li)(li)控(kong)制終硅量(liang)根據生(sheng)(sheng)產條件(jian)，采用(yong)二次(ci)孕(yun)(yun)育(yu)處(chu)理(li)(li)方式：采用(yong)沖入(ru)法球(qiu)(qiu)(qiu)化時(shi)(shi)在(zai)(zai)球(qiu)(qiu)(qiu)化劑表(biao)面加入(ru)0.4的(de)(de)孕(yun)(yun)育(yu)劑，孕(yun)(yun)育(yu)劑粒度3~8 mm，待(dai)沖入(ru)鐵(tie)(tie)液(ye)進(jin)行球(qiu)(qiu)(qiu)化處(chu)理(li)(li)時(shi)(shi)，同時(shi)(shi)發生(sheng)(sheng)孕(yun)(yun)育(yu)作(zuo)用(yong)，在(zai)(zai)澆(jiao)注(zhu)前將鐵(tie)(tie)水(shui)從球(qiu)(qiu)(qiu)化包轉入(ru)澆(jiao)注(zhu)包時(shi)(shi)在(zai)(zai)鐵(tie)(tie)水(shui)表(biao)面加入(ru)0.2~0.3的(de)(de)粒度為(wei)1~3mm的(de)(de)孕(yun)(yun)育(yu)劑作(zuo)為(wei)二次(ci)孕(yun)(yun)育(yu)，可(ke)以youxiao防止(zhi)孕(yun)(yun)育(yu)衰退提(ti)高(gao)孕(yun)(yun)育(yu)效(xiao)果(guo)。 由(you)于(yu)鑄(zhu)態高(gao)強(qiang)度高(gao)韌性(xing)灰(hui)口鑄(zhu)鐵(tie)(tie)件(jian)的(de)(de)性(xing)能主要由(you)合金(jin)(jin)化后的(de)(de)微觀基體(ti)(ti)組織(zhi)保(bao)證，而(er)珠(zhu)光(guang)體(ti)(ti)數量(liang)以及鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)基體(ti)(ti)強(qiang)度主要依靠合金(jin)(jin)銅、錫的(de)(de)作(zuo)用(yong)體(ti)(ti)現，適當加強(qiang)孕(yun)(yun)育(yu)效(xiao)果(guo)，有(you)(you)利于(yu)鑄(zhu)件(jian)在(zai)(zai)保(bao)證抗拉強(qiang)度達到600MP的(de)(de)前提(ti)下，有(you)(you)較強(qiang)的(de)(de)韌性(xing)，延伸率＞10，并能youxiaoxiaochu碳化物，有(you)(you)利于(yu)鐵(tie)(tie)水(shui)補縮，減小鐵(tie)(tie)水(shui)收縮傾向，防止(zhi)鑄(zhu)鐵(tie)(tie)工作(zuo)臺（鑄(zhu)鐵(tie)(tie)平(ping)臺）鑄(zhu)件(jian)產生(sheng)(sheng)疏松(song)。
我國的(de)鑄造產業正在(zai)朝(chao)著一(yi)個新的(de)攻堅時期發展。這(zhe)不僅是鑄造鑄鐵工作臺(tai)發展的(de)新開端， 是鑄造產業由(you)量到質的(de)轉變新階(jie)段。創新是推動鑄造產品(pin)發展的(de)重要推動力，不容忽視。
