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球铁铸件低温用铁素体原料选用和凝固时长原因

日期：2023-05-04 15:38点击：次
[一]、低温用铁素体球墨铸铁原料选用 1、生铁 球铁用原材料一般要求低磷、低硫和较低的硅、锰。生产中选用的生铁是QT14生铁，其成分为：4.1%~4.3%C，1.3%~1.6%Si，0.2%~0.5%Mn，0.08%P，0.02

 [一]、低温用铁素体球墨铸铁原料选用

1、生铁
球铁用原材料一般要求低磷、低硫和较低的硅、锰。生产中选用的生铁是QT14生铁，其成分为：4.1%~4.3%C，1.3%~1.6%Si，0.2%~0.5%Mn，≤0.08%P，≤0.02%S。
2、球化剂和孕育剂
由于没有纯镁球化处理设施，为了球墨铸铁件质量，生产中选用了低稀土镁含量型球化剂。球化剂为金陵稀土材料厂生产的稀土镁硅铁，其成分为：2%~4%RE，7%~9%Mg，≤44%Si。球化处理中球化剂加入量为1.8%~2%。
低温用铁素体球墨铸铁要求终硅量尽可能地低，原先用孕育剂(75硅铁)孕育后含硅量较高，故生产中选用了金陵稀土材料厂生产的钡硅复合孕育剂，其成分为：≤45%Si，0.8%~2.0%Ca，4%~6%Ba，1%~2%Al。孕育剂加入总量为0.8%。
3、化学成分的确定
球墨铸铁的化学成分与它的组织、力学性能和铸造性能有很大的关系。原铁液的化学成分应符合“高碳、低硅、低锰、低硫和低磷”的原则。生产中碳控制在3.6%~3.9%范围内，以不致产生石墨飘浮为准。铁素体球墨铸铁随着温度的下降逐渐发生由韧性向脆性的转变，且硅能提高脆性转变温度，故低温用铁素体球墨铸铁应在满足石墨化的条件下，尽可能地控制较低的含硅量。原铁液含硅量控制在1.2%~1.6%，球化孕育处理后，含硅量控制在1.9%~2.5%。由于锰易偏析形成碳化物，影响力学性能，故其含量不易高，控制在0.2%~0.35%。磷、硫含量应尽可能地低，一般磷控制在0.07%以下，原铁液含硫量控制在0.08%以下，球化处理后含硫量不大于0.03%。
[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。