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球铁铸件生产条件以及球化孕育处理

日期：2023-03-06 18:16点击：次
[一]、球墨铸铁生产条件 球墨铸铁从诞生以来发展至今日，已经在黑色金属的应用占有一席之地。在生产，加工和制造球墨铸铁件的过程中遇到的技术问题均取得了多项创新成果。

 　　[一]、球墨铸铁生产条件

　　球墨铸铁从诞生以来发展至今日，已经在黑色金属的应用占有一席之地。在生产，加工和制造球墨铸铁件的过程中遇到的技术问题均取得了多项创新成果。我国古代铁匠早在两千以前就已经成功制造出了具有球状石墨的铸铁，现代球墨铸铁生产过程中，球化处理和孕育处理工艺的应用使得球墨铸铁登上了工业应用的舞台。目前，球墨铸铁已经成为20世纪工业生产中的金属材料之一，被广泛应用于生产与生活中的诸多。球墨铸铁是指向铁水中加入数量的球化剂和孕育剂，通过球化处理和孕育处理使铁水中的碳在凝固以球状石墨的形式析出的铸铁。1947年英国H.Morrogh找到了生产球墨铸铁的方法，向过共晶灰口铸铁中添加铈，当加入量大于0.02wt%时可以在凝固组织中获得球状石墨。
　　球墨铸铁的生产过程中，孕育处理工艺非常重要，孕育处理过程中孕育剂加入的种类、加入的时间、加入的方法、加入量、孕育剂的粒度和形态、保温时间等工艺条件都会影响铸件组织和石墨球的形态与分布，进而影响铸件质量。
　　优化的孕育处理工艺不但能提高铸件的质量和使用性能，降低铸件的废品率，还可以节约原材料，孕育剂和能源。所以，开展对球墨铸铁孕育处理工艺优化的研究具有重要意义，也对我国今后的钢铁工业发展有着深远的影响。
　　根据铸件生产条件，选择的孕育剂和孕育剂加入方法并采用热分析法炉前检测铁水孕育效果，完成对孕育处理过程的动态调控，使球墨铸铁熔体达到良好冶金状态，石墨球化，增加铸件组织石墨球数量，细化晶粒，防止孕育衰退，减少铸件白口倾向，提高铸件的质量，降低铸件的废品率，减少原材料和能源的浪费。
　　[二]、球铁球化孕育处理发展
　　来，许多工程师和研究人员都在研究一种提高铸铁球化和孕育效果的办法。薄壁球墨铸铁和厚壁球墨铸铁的球化方法和孕育处理工艺受到较大的重视。型内孕育由于孕育剂在型内进行，铸件凝固时间短，球化和孕育的效果好，是目前球墨铸铁球化和孕育处理的新发展。这种工艺是在浇注系统中设计孕育处理室，把孕育剂直接放入型内反应室或者放入冒口颈、横浇道或铸件内浇口的上游型腔内进行处理，在充型过程中完成孕育处理，具有良好的球化和孕育效果。进行型内孕育时要注意的问题有，所加的合金溶解，而且要从浇注开始直到终了都具有适当的浓度均匀性；不允许将未溶的剩余合金带入铸件内部，同时浇注系统要设计集渣装置，防止反应熔渣进入铸件。为了满足这两个方面的基本要求，首先从孕育剂的物理形状出发，合金的物理形状有：单一块状、松散粒状、密集粒状或根据需要而具有的形状；一般采用单一块状合金的孕育剂，其尺寸设计应能在浇注终了时，孕育剂反应。型内孕育处理工艺的优点为处理过程反应平稳、孕育剂吸收率高、孕育衰退倾向较小。
　　稀土硅与球化剂同时添加后，普通孕育与型内孕育方法可以分别获得铸态薄壁新型球墨铸铁件和Y型铸态球墨铸铁件。利用高纯生铁(3.9%C(质量分数，下同)、0.01%Si、0.05%Mn、0.01%P、0.006%S)、电解铁、Fei-Si、Fe-Mn、S-Fe及纯铜，用10kHz，20kW的高频电炉溶制最终目标组成为3.7%C(质量分数，下同)、2.5%Si、1.0%Mn、0.02%P、0.012%S及1%～2.5%Cu的球墨铸铁原铁水；铁水温度1773K时用Fe-Si-Mg-RE(5.Mg(质量分数，下同)、2.35%RE)球化剂浇包法球化处理，考虑原铁水S含量RE目标值为0.05%，不足的RE量用RE-Si补充(其中w(RE)=31.7%)，与球化剂同时加入。球化反应后用质量分数为0.4%的Fe-Si进行孕育处理，在1673K时浇入!10mm试样铸型，用!10mm铸件加工为!6mm标准拉伸试样，进行拉伸试验。结果表明：w(Cu)=2.5%的试样抗拉强度超过1200MPa、伸长率3%、硬度310HB。获得与奥贝球墨铸铁相匹敌的铸态新型、低硬度球墨铸铁。观察显微组织发现：其组织为无渗碳体析出的全珠光体基体上分布有球化良好的小球径石墨，而且珠光体很细化。分析认为：通过添加与原铁水中S量相对应的RE量，在铁水中形成充当石墨核心的硫化物，当石墨核心数增加到临界白口石墨球数以上时，石墨化作用了渗碳体形成的同时，使锰、铜加入量提高成为可能；二者分布在珠光体基体上，锰珠光体中渗碳体形成，而铜阻碍固溶于奥氏体中的碳原子向石墨球扩散从而形成细化的珠光体基体，可以铸态获得球墨铸铁。