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)造高(gao)強度(du)高(gao)韌性(xing)鑄(zhu)鐵(tie)工(gong)作臺，在滿(man)足 殊(shu)性(xing)能要(yao)求(qiu)的(de)基礎上(shang)，減少了(le)熱(re)處(chu)理(li)環(huan)節，節約了(le)中間運輸成(cheng)本(ben)，縮短了(le)供貨周期，是(shi)企業在制造過程中，努力追(zhui)求(qiu)的(de)方向， 別是(shi)當(dang)前市場競(jing)爭(zheng)激(ji)烈日趨熱(re)化(hua)的(de)環(huan)境(jing)下，可(ke)以youxiao減低企業生產成(cheng)本(ben)，提高(gao)產品競(jing)爭(zheng)力。
通常強(qiang)度與塑性之間始終(zhong)存在矛(mao)盾，而隨著(zhu)對合金(jin)強(qiang)化基體組織認識的(de)加(jia)深(shen)，對于金(jin)屬材(cai)料性能 殊要(yao)(yao)求的(de)不斷提高(gao)，要(yao)(yao)求球墨鑄鐵強(qiang)度達到600MP以上，同時要(yao)(yao)求其(qi)具有很好的(de)強(qiang)韌(ren)性延伸率10以上，通過(guo)(guo)熱(re)處理很難同時保證強(qiang)度與韌(ren)性要(yao)(yao)求，通過(guo)(guo)控制影響顯微(wei)組織的(de)因素（化學成分，合金(jin)化，熔煉(lian)質(zhi)量，球化孕育處理、壁(bi)厚條件(jian)、冷卻速(su)度等），可以滿足鑄態高(gao)強(qiang)度，高(gao)韌(ren)性要(yao)(yao)求，現(xian)簡單介紹其(qi)控制方法：
2 化學成分的選(xuan)擇
2.1 碳(tan)(tan)cujin鎂的吸收，gaishan球化(hua)、提高石(shi)墨球的圓整度；提高鐵液的流動性，減(jian)少(shao)鑄(zhu)(zhu)鐵工(gong)作臺(tai)鑄(zhu)(zhu)件的疏松(song)缺陷(xian)和縮凹傾向(xiang)(xiang)；能夠cujin石(shi)墨化(hua)，減(jian)小白口傾向(xiang)(xiang)。但是，過高的碳(tan)(tan)又容易產(chan)生石(shi)墨漂浮(fu)，使(shi)鑄(zhu)(zhu)件綜合性能降(jiang)低。因此將碳(tan)(tan)控制為3.5~3.7。
2.2硅 cujin石墨化(hua)元素，在球墨鑄鐵生(sheng)(sheng)產中由于硅的(de)孕育(yu)作用，使珠光體(ti)和鐵素體(ti)的(de)比例改變：Si控制在2.0~2.5有利于珠光體(ti)組(zu)織的(de)生(sheng)(sheng)成，而為(wei)了(le)在保(bao)證強度達到600MP的(de)基礎上，延(yan)伸率達到10，適(shi)當提高(gao)孕育(yu)效果，保(bao)證一定(ding)比例的(de)鐵素體(ti)組(zu)織，將硅控制在2.5~2.8。
2.3 錳(meng)(meng)使穩定(ding)珠光體元素，可(ke)以提高強度和(he)硬度，降低(di)塑性和(he)韌性；但錳(meng)(meng)易(yi)產(chan)生偏(pian)析，錳(meng)(meng)量過(guo)多，易(yi)在共晶團邊界(jie)形(xing)成化合物(wu)，降低(di)鑄件(jian)(jian)的(de)力學(xue)性能(neng)，對厚大鑄件(jian)(jian) 為嚴(yan)重。
一般(ban)不采用錳作(zuo)為鑄態形成珠光體的元素(su)，將錳控(kong)制為<0.5。
2.4 硫與(yu)鎂、稀土親(qin)和力(li)很強，消耗鐵(tie)(tie)液中的(de)球(qiu)(qiu)化元素(su)，形成MgS、RES渣，降低球(qiu)(qiu)化率；硫越(yue)高(gao)、消耗球(qiu)(qiu)化劑越(yue)多、因(yin)此鐵(tie)(tie)液含硫量(liang)高(gao)是(shi)造成球(qiu)(qiu)化元素(su)殘留量(liang)少而導致球(qiu)(qiu)化不良(liang)的(de)主要原因(yin)；另外，含硫量(liang)高(gao)還容易產生夾渣、皮(pi)下氣孔等缺(que)陷。故S<0.03 。
2.5 磷 磷在球鐵(tie)中溶解度(du)很低，當磷超(chao)過某(mou)一(yi)含(han)量時，易偏析(xi)于(yu)共晶團(tuan)邊界形成磷共晶，降低鑄件的塑性、韌性和強度(du)，并且(qie)使鑄件產(chan)生冷裂。因此P <0.05 。
2.6 鎂和稀(xi)土 鐵(tie)液中(zhong)有一定的鎂和稀(xi)土元(yuan)素的殘(can)留量才能保證(zheng)石(shi)墨成(cheng)球(qiu)。在稀(xi)土鎂球(qiu)鐵(tie)中(zhong)，鎂起(qi)主要球(qiu)化作用(yong)，稀(xi)土起(qi)輔(fu)助球(qiu)化作用(yong)，并起(qi)到凈(jing)化鐵(tie)液、抗球(qiu)化干擾元(yuan)素的作用(yong)。將它們控制在如下范圍：Mg殘(can)0.030~0.05、RE殘(can)0.030~0.05。
2.7銅+錫 銅在共晶轉(zhuan)變(bian)時(shi)，cujin石墨(mo)化，減少或(huo)xiaochu游離滲碳(tan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)形成；在共析轉(zhuan)變(bian)時(shi)，cujin珠光(guang)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)形成，可減少或(huo)完全控制(zhi)鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)形成；對基體(ti)(ti)固溶強(qiang)(qiang)化。是(shi)鑄(zhu)態高強(qiang)(qiang)度高韌性球(qiu)墨(mo)鑄(zhu)鐵生產中，理(li)想的(de)(de)(de)合金元(yuan)素(su)。而銅量(liang)小于0.4時(shi)，對于大(da)量(liang)增加珠光(guang)體(ti)(ti)數量(liang)沒有明顯(xian)影響，對于薄壁(bi)鑄(zhu)件采用(yong)銅作為合金元(yuan)素(su)保證(zheng)強(qiang)(qiang)韌性要求是(shi)為理(li)想的(de)(de)(de)選擇(ze)，根據壁(bi)厚(hou)條件，控制(zhi)Cu的(de)(de)(de)范圍為0.20~0.50；
3 鐵液的熔煉
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(yun)育處(chu)理
4.1 球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)選(xuan)用(yong)(yong) 球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)選(xuan)用(yong)(yong)與(yu)(yu)鐵(tie)液質量有關：原鐵(tie)液中含(han)硫(liu)量不(bu)同(tong)，選(xuan)用(yong)(yong)含(han)稀(xi)土(tu)量不(bu)同(tong)的(de)(de)球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)，即使(shi)利(li)用(yong)(yong)電爐熔煉，如果使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)生鐵(tie)中含(han)硫(liu)及其(qi)它雜質元素多，原鐵(tie)水(shui)含(han)S＞0.03，則(ze)(ze)選(xuan)用(yong)(yong)FeSiMg8RE7的(de)(de)球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)；S＜0.03時(shi)，則(ze)(ze)選(xuan)用(yong)(yong)低稀(xi)土(tu)的(de)(de)FeSiMg8RE5或FeSiMg8RE3球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)。 球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)質量不(bu)僅與(yu)(yu)化(hua)(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)有關，而(er)且與(yu)(yu)粒度(du)(du)也有一定的(de)(de)關系，生產實踐過(guo)(guo)程(cheng)中，粒度(du)(du)過(guo)(guo)大，不(bu)易(yi)快速溶(rong)解，使(shi)反應熔化(hua)(hua)時(shi)間長，導(dao)致球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)上(shang)浮至鐵(tie)液表面燒損，鎂的(de)(de)吸收率下降，影響(xiang)球(qiu)化(hua)(hua)效果；同(tong)時(shi)，球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)粒度(du)(du)過(guo)(guo)小， 別是(shi)呈粉末狀的(de)(de)比例要嚴格(ge)控制，因為鐵(tie)水(shui)溫(wen)度(du)(du)高，容(rong)易(yi)直接燒損，溫(wen)度(du)(du)低則(ze)(ze)，直接氧化(hua)(hua)。生產過(guo)(guo)程(cheng)中球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)粒度(du)(du)主要還是(shi)取決于球(qiu)化(hua)(hua)包(bao)(bao)的(de)(de)大小和球(qiu)化(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)：生產過(guo)(guo)程(cheng)中使(shi)用(yong)(yong)300Kg球(qiu)化(hua)(hua)包(bao)(bao)，球(qiu)化(hua)(hua)處理溫(wen)度(du)(du)15100C~15400 C，因此球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)粒度(du)(du)選(xuan)用(yong)(yong)5~30 mm，超標(biao)粒度(du)(du)的(de)(de)球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)應小于5。
4.2 鑄(zhu)鐵(tie)(tie)(tie)工作(zuo)(zuo)臺(tai)孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)處(chu)(chu)理(li) 孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)劑(ji)(ji)選用(yong)常用(yong)的(de)(de)75FeSi，為提高(gao)孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)效果(guo)(guo)，并(bing)(bing)合(he)理(li)控制終(zhong)硅量根據生產條件(jian)，采(cai)用(yong)二(er)次孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)處(chu)(chu)理(li)方式：采(cai)用(yong)沖入法球(qiu)(qiu)化時(shi)在(zai)(zai)球(qiu)(qiu)化劑(ji)(ji)表(biao)面(mian)加入0.4的(de)(de)孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)劑(ji)(ji)，孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)劑(ji)(ji)粒度3~8 mm，待沖入鐵(tie)(tie)(tie)液進行球(qiu)(qiu)化處(chu)(chu)理(li)時(shi)，同時(shi)發生孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)作(zuo)(zuo)用(yong)，在(zai)(zai)澆注前將鐵(tie)(tie)(tie)水從球(qiu)(qiu)化包轉(zhuan)入澆注包時(shi)在(zai)(zai)鐵(tie)(tie)(tie)水表(biao)面(mian)加入0.2~0.3的(de)(de)粒度為1~3mm的(de)(de)孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)劑(ji)(ji)作(zuo)(zuo)為二(er)次孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)，可(ke)以youxiao防止(zhi)孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)衰退提高(gao)孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)效果(guo)(guo)。 由(you)(you)于鑄(zhu)態高(gao)強度高(gao)韌(ren)性灰口鑄(zhu)鐵(tie)(tie)(tie)件(jian)的(de)(de)性能主(zhu)要由(you)(you)合(he)金化后的(de)(de)微觀基體(ti)組織保證，而珠(zhu)光體(ti)數量以及鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)基體(ti)強度主(zhu)要依靠合(he)金銅、錫(xi)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)體(ti)現，適當加強孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)效果(guo)(guo)，有(you)利于鑄(zhu)件(jian)在(zai)(zai)保證抗(kang)拉強度達(da)到600MP的(de)(de)前提下，有(you)較(jiao)強的(de)(de)韌(ren)性，延伸率＞10，并(bing)(bing)能youxiaoxiaochu碳化物(wu)，有(you)利于鐵(tie)(tie)(tie)水補(bu)縮(suo)，減小(xiao)鐵(tie)(tie)(tie)水收縮(suo)傾向，防止(zhi)鑄(zhu)鐵(tie)(tie)(tie)工作(zuo)(zuo)臺(tai)（鑄(zhu)鐵(tie)(tie)(tie)平臺(tai)）鑄(zhu)件(jian)產生疏松。
我國的(de)鑄造(zao)(zao)產(chan)業(ye)正在朝著(zhu)一個新(xin)的(de)攻堅時期發(fa)展(zhan)。這(zhe)不僅(jin)是鑄造(zao)(zao)鑄鐵工作(zuo)臺發(fa)展(zhan)的(de)新(xin)開端， 是鑄造(zao)(zao)產(chan)業(ye)由量到質的(de)轉變新(xin)階段。創新(xin)是推(tui)動(dong)鑄造(zao)(zao)產(chan)品(pin)發(fa)展(zhan)的(de)重要推(tui)動(dong)力，不容忽(hu)視(shi)。
