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球墨铸铁孕育程度的影响以及凝固时长原因

日期：2023-02-18 12:23点击：次
[一]、球墨铸铁孕育程度的影响 球墨铸铁孕育处理可提高石墨球圆整度，球化率，辅助石墨呈球状生长。孕育是使石墨球数量明显增加的重要手段，石墨球数对缩孔、缩松均产生重

 　　[一]、球墨铸铁孕育程度的影响

　　球墨铸铁孕育处理可提高石墨球圆整度，球化率，辅助石墨呈球状生长。孕育是使石墨球数量明显增加的重要手段，石墨球数对缩孔、缩松均产生重要影响。提高孕育量会增大球墨铸铁收缩体积，增大缩松倾向。也有研究表明，铸型条件下，提高孕育量会减小缩松倾向。孕育量对缩松率影响并不单调的结论。孕育有一较佳量，孕育剂加入过少，会导致孕育不足并出现白口和硬度过高现象，但孕育剂加入过多未必都能熔化，因此可能造成夹渣，增大铸铁收缩量，产生缩孔、缩松等缺陷。
　　不难看出，孕育对缩松倾向的影响非常复杂。但是，可从理论上分析孕育对缩松倾向的影响。足够的孕育会提高石墨球数量。石墨球增多使球间距变小，缩短碳的扩散距离，加速奥氏体向铁素体和石墨转化，使组织中铁素体增加。同时，球数增加后，石墨易变得圆整，使共晶晶粒轮廓更接近团球状外形，从而减小共晶团界面粗糙程度，利于补缩液体的流动。这样就使球铁铸件凝固区域明显减小，共晶晶粒周围的偏析程度减轻，缩松倾向减小。当孕育量减小时，异质核心数量和石墨球数量相应减少，石墨直径变大，这会引起非球状石墨增多、晶间偏析程度增大，缩松倾向增大。
　　[二]、球墨铸铁件凝固时长原因
　　球墨铸铁件具有良好的力学性能和较好的铸造性能，在整个铸件生产选材中占有优势地位。虽然球墨铸铁凝固过程中石墨的析出将带来体积膨胀，但由于其糊状凝固方式，及石墨膨胀力导致的铸型型壁变形和位移，所以收缩缺陷、尤其是缩松是球墨铸铁件的缺陷，也是导致铸件报废的主要原因之一。
　　缩松缺陷分为宏观缩松和微观缩松。宏观缩松是铸件内部成片分散存在的细小孔洞群。肉眼不可见的晶间孔洞称作微观缩松。准确分析球墨铸铁件的缩松形成机理，依此进行工艺改进、铸件质量预测和降低废品率，可以产生明显的经济效益。
　　目前，关于球墨铸铁缩松形成机理的研究主要集中在球铁的凝固特点、凝固过程和生产工艺三个方面。旨在依此综述球墨铸铁的缩松缺陷形成机理研究的状况。
　　球墨铸铁呈“糊状”凝固。与灰铸铁相比，共晶凝固时间长，共晶团数多，凝固膨胀压力大。球墨铸铁这些特有的凝固特点是缩松形成的根本原因。球墨铸铁的成分在共晶点附近，凝固断面上液-固两相区宽，当包围石墨的奥氏体临近接触时，尚未凝固的液态金属被分割成一个个不连续的熔池，失去了补缩通道，呈现出糊状状态。糊状凝固是球墨铸铁的固有属性。
　　球墨铸铁共晶凝固时间长的原因是共晶凝固方式为非共生共长方式。当石墨长大进入共晶阶段后，奥氏体壳已经形成，碳原子由铁液通过固态的奥氏体壳扩散到石墨球上，同时铁原子从石墨-奥氏体界面处扩散出去，这一过程比碳原子在铁液中的扩散速度要慢得多。因此球墨铸铁的共晶凝固时间较长。球墨铸铁的导热系数比灰铸铁小20%~40%，散热慢，所以球墨铸铁的凝固时间要比灰铸铁长。
　　由于石墨比容大于铁的比容，石墨析出时会引起体积膨胀。石墨球在奥氏体壳包围下生长，奥氏体壳相互接触后，石墨长大引起的体积膨胀受到阻碍，产生膨胀压力。由于铁液的孕育处理，球墨铸铁的共晶团数量约为灰铸铁的100~200倍。所以球墨铸铁的凝固膨胀压力要比灰铸铁大得多。
　　球墨铸铁共晶结晶时，由于加镁处理的结果，石墨球核心在液相中长到尺寸时，即被奥氏体包围，由于奥氏体外壳阻碍碳原子自熔液向石墨球扩散而使石墨球生长速度减慢，共晶反应除了靠已有共晶团长大完成外，还靠新的晶核析出和长大完成，因而共晶转变在一个较宽的温度范围内进行，导致铸件在很宽断面上固、液两相共存，呈糊状凝固。由于球墨铸铁呈糊状凝固，使得球墨铸铁件在浇注后，外壳长时间内刚度不够，共晶团接触后产生的凝固膨胀力在使奥氏体枝晶间隙增大同时也使不很结实的铸件外壳向外胀大，从而使铸件凝固部分得不到足够液态金属的补缩，形成缩松。