鑄件均應在熱處理后使用，因為鑄態(tài)下的球墨鑄件內(nèi)部存在氣孔，裂紋，縮孔和縮松，晶粒粗大，組織不均及殘余內(nèi)應力等鑄造缺陷，使球墨鑄件的強度，尤其是塑性和韌性大大降低。球墨鑄件基體機關(guān)分為三種類型：鐵素體，珠光體，鐵灰口鐵鑄造的機關(guān)特色是具有片狀的石墨。素體+珠光體。C和Si能有效地促使石墨化的元素。鑄鐵中AlCuNiCo等元素也會促使石墨化。SMnCrWMoV等碳化物形成元素則還可以或許降低鑄鐵的機械性能和流動性。為了保證鑄鐵在澆鑄能夠得到灰口，且不至于得凡將鑄鐵的成分節(jié)制在2.5~4.0%C及1~2.5%Si過多和粗大的石墨片。

鑄件均應在熱處理后使用，因為鑄態(tài)下的球墨鑄件內(nèi)部存在氣孔，裂紋，縮孔和縮松，晶粒粗大，組織不均及殘余內(nèi)應力等鑄造缺陷，使球墨鑄件的強度，尤其是塑性和韌性大大降低。球墨鑄件基體機關(guān)分為三種類型：鐵素體，珠光體，鐵灰口鐵鑄造的機關(guān)特色是具有片狀的石墨。素體+珠光體。C和Si能有效地促使石墨化的元素。鑄鐵中AlCuNiCo等元素也會促使石墨化。SMnCrWMoV等碳化物形成元素則還可以或許降低鑄鐵的機械性能和流動性。為了保證鑄鐵在澆鑄能夠得到灰口，且不至于得凡將鑄鐵的成分節(jié)制在2.5~4.0%C及1~2.5%Si過多和粗大的石墨片。

稀土防止干擾元素破壞球化。研究表明，當干擾元素Pb、Bi、Sb、Te、Ti等總量為0.05wt%時，加入0.01wt%（殘余量）的稀土，可以全部中和干擾，并可抑制變態(tài)石墨的產(chǎn)生。我國絕大部分的生鐵中含有鈦，有的生鐵中含鈦高達0.2~0.3wt%，但稀土鎂球化劑由于能使鐵中的稀土殘留量達0.02~0.03wt%，故仍可保證石墨球化良好。如果在球墨鑄鐵中加入0.02~0.03wt%Bi，則幾乎把球狀石墨全部破壞；若隨后加入0.01~0.05wt%Ce，則又恢復原來的球化狀態(tài)，這是由于Bi和Ce形成了穩(wěn)定的化合物。

稀土能使石墨球化。自從H.Morrogh早先使用鈰得到球墨鑄鐵以來，先后許多人研究了各種稀土元素的球化行為，發(fā)現(xiàn)鈰是較有效的球化元素，其他元素也均具有程度不等的球化能力。

我國對稀土的球化作用進行了大量研制工作，發(fā)現(xiàn)稀土元素對常用的球墨鑄鐵成分（C3.6~3.8wt%，Si2.0~2.5wt%）來說，很難獲得同鎂球墨鑄鐵那樣完整均勻的球狀石墨；而且，當稀土量過高時，還會出現(xiàn)各種變態(tài)形的石墨，白口傾向也增大，但是，如果是高碳過共晶成分（C>4.0wt%），稀土殘留量為0.12~0.15wt%時，可獲得良好的球狀石墨。

 

 

球墨鑄鐵中各種元素都有什么影響？影響球鐵縮松的一般規(guī)律是什么？

球墨鑄鐵化學成分主要包括碳、硅、錳、硫、磷五大常見元素。對于一些對組織及性能有特殊要求的鑄件，還包括少量的合金元素。同普通灰鑄鐵不同的是，為保證石墨球化，球墨鑄鐵中還須含有微量的殘留球化元素。

1、碳及碳當量的選擇原則： 碳是球墨鑄鐵的基本元素，碳高有助于石墨化。由于石墨呈球狀后石墨對機械性能的影響已減小到最低程度，球墨鑄鐵的含碳量一般較高，在3.5～3.9%之間，碳當量在4.1～4.7%之間。鑄件壁薄、球化元素殘留量大或孕育不充分時取上限；反之，取下限。將碳當量選擇在共晶點附近不僅可以改善鐵液的流動性，對于球墨鑄鐵而言，碳當量的提高還會由于提高了鑄鐵凝固時的石墨化膨脹提高鐵液的自補縮能力。但是，碳含量過高，會引起石墨漂浮。因此，球墨鑄鐵中碳當量的上限以不出現(xiàn)石墨漂浮為原則。

2、硅的選擇原則： 硅是強石墨化元素。在球墨鑄鐵中，硅不僅可以有效地減小白口傾向，增加鐵素體量，而且具有細化共晶團，提高石墨球圓整度的作用。但是，硅提高鑄鐵的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度（圖1），降低沖擊韌性，因此硅含量不宜過高，尤其是當鑄鐵中錳和磷含量較高時，更需要嚴格控制硅的含量。球墨鑄鐵中終硅量一般在1.4—3.0%。選定碳當量后，一般采取高碳低硅強化孕育的原則。硅的下限以不出現(xiàn)自由滲碳體為原則。

球墨鑄鐵中碳硅含量確定以后，可用圖2進行檢驗。如果碳硅含量在圖中的陰影區(qū)，則成分設(shè)計基本合適。如果高于最佳區(qū)域，則容易出現(xiàn)石墨漂浮現(xiàn)象。如果低于最佳區(qū)域，則容易出現(xiàn)縮松缺陷和自由碳化物。

3、錳的選擇原則： 由于球墨鑄鐵中硫的含量已經(jīng)很低，不需要過多的錳來中和硫，球墨鑄鐵中錳的作用就主要表現(xiàn)在增加珠光體的穩(wěn)定性，促進形成(Fe、Mn)3C。這些碳化物偏析于晶界，對球墨鑄鐵的韌性影響很大。錳也會提高鐵素體球墨鑄鐵的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，錳含量每增加0.1%，脆性轉(zhuǎn)變溫度提高10～12℃。因此，球墨鑄鐵中錳含量一般是愈低愈好，即使珠光體球墨鑄鐵，錳含量也不宜超過0.4～0.6%。只有以提高耐磨性為目的的中錳球鐵和貝氏體球鐵例外。

4、磷的選擇原則： 磷是一種有害元素。它在鑄鐵中溶解度極低，當其含量小于0.05%時，固溶于基體中，對力學性能幾乎沒有影響。當含量大于0.05%時，磷極易偏析于共晶團邊界，形成二元、三元或復合磷共晶，降低鑄鐵的韌性。磷提高鑄鐵的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，含磷量每增加0.01%，韌脆性轉(zhuǎn)變溫度提高4～4.5℃。因此，球墨鑄鐵中磷的含量愈低愈好，一般情況下應低于0.08%。對于比較重要的鑄件，磷含量應低于0.05%。

5、硫的選擇原則： 硫是一種反球化元素，它與鎂、稀土等球化元素有很強的親合力，硫的存在會大量消耗鐵液中的球化元素，形成鎂和稀土的硫化物，引起夾渣、氣孔等鑄造缺陷。球墨鑄鐵中硫的含量一般要求小于0.06%。

6、球化元素的選擇原則： 目前在工業(yè)上使用的球化元素主要是鎂和稀土。鎂和稀土元素可以中和硫等反球化元素的作用，使石墨按球狀生長。鎂和稀土的殘留量應根據(jù)鐵液中硫等反球化元素的含量確定。在保證球化合格的前提下，鎂和稀土的殘留量應盡量低。鎂和稀土殘留量過高，會增加鐵液的白口傾向，并會由于它們在晶界上偏析而影響鑄件的機械性能。

影響球鐵縮松的一般規(guī)律

球墨鑄鐵鑄件的模數(shù)。鑄件模數(shù)大于2.5，容易實現(xiàn)無冒口鑄造，但有專家對此規(guī)定限制值，有疑問。一般來講，比較厚大鑄件，由于石墨化膨脹，容易鑄造無縮松鑄件。此時，碳當量控制不要大于4.5%，避免石墨漂浮。而熱節(jié)分散的薄小鑄件，容易產(chǎn)生縮松，通過冷鐵，鉻礦砂或局部內(nèi)冒口設(shè)置解決。特別要注意澆冒口系統(tǒng)的補縮，一般來講，冒口盡可能使用熱冒口，避免冷冒口使用。

要充分注意砂箱的剛度和砂型的硬度。在砂箱剛度和砂型緊實度方面，設(shè)置再充分都不為過。

澆冒口工藝設(shè)計的合理性。盡可能使用熱冒口加冷鐵，冷冒口補縮效果很差。

澆注溫度和澆注速度的合理選擇。一些比較厚的鑄件，可以考慮適當調(diào)高澆注溫度，同時延長澆注速度來解決縮松。同時利于二次氧化渣浮出鑄件內(nèi)部，增加探傷檢測的合格。

化學成分的合理選擇和適當?shù)臍堄噫V，稀土含量。

在砂型冷卻條件下，爭取較多的石墨球數(shù)對減少縮松有利，對提高力學性能有利。

比較好的原材料和好的鐵水冶金質(zhì)量，要特別注意鐵水不要在出爐前高溫下保持時間過久，同時出爐前做好增加鐵水石墨結(jié)晶核心的預處理，這樣可以提高石墨球數(shù)，減少縮松。

 

 

球墨鑄鐵中各種元素都有什么影響？影響球鐵縮松的一般規(guī)律是什么？

球鐵縮松的一些“異常”現(xiàn)象

高爐鐵水直接加入感應電爐的短流程鑄造，生產(chǎn)球墨鑄鐵鑄件時，如果熔煉中沒有很好的高溫熔煉操作，容易出現(xiàn)鑄件縮松缺陷。分析原因，估計是原鐵水里面高爐鐵水內(nèi)的厚片狀石墨，在熔煉中沒有消除，凝固過程中，液態(tài)下石墨過早析出，凝固后期石墨化膨脹不足引起。本溪地區(qū)某風電鑄造工廠，利用短流程生產(chǎn)風電鑄件，都以探傷不合格報廢，幾乎沒有合格鑄件，損失慘重，就是例子。本溪地區(qū)高爐鐵水質(zhì)量較好，有害微量元素很低，鐵水直接進入功率不高的保溫感應電爐，估計高溫冶煉，細化石墨不足。而江蘇吉鑫的短流程工藝，是高爐鐵水經(jīng)過30噸電弧爐氧化燒損了有害元素，熔煉過程經(jīng)過了高溫冶煉，同時燒損的碳，又經(jīng)過增碳劑處理增加了碳，和上面所說本溪短流程在熔煉工藝上有很大的不同。

筆者在山東和河南個別鑄造工廠遇到，生產(chǎn)壁厚不均勻中小球鐵鑄件時，鑄件各處熱節(jié)分離，連接熱節(jié)部位的結(jié)構(gòu)壁厚較薄，采取各種措施，如冷鐵或鉻礦砂加速熱節(jié)冷卻，控制澆注溫度，提高碳當量，變更澆冒口系統(tǒng)等等，都無法解決低于2級X射線探傷要求。當把碳當量從4.4-4.6%降低到4.25-4.30%之間后，縮松減輕，探傷合格。當然，同時也采取了一些其他輔助措施。采取這種做法的原因，是因為之前流水線造型，生產(chǎn)球鐵卡車輪轂，個別熱節(jié)分散的輪轂生產(chǎn)經(jīng)驗所得，與其他大部分球鐵輪轂成分控制較高碳當量不同。這種做法能夠減少縮松的原因，一直搞不清楚，是否與周啟明老師文章中說得，延遲石墨化膨脹和凝固中減少初生石墨有關(guān)？這些球鐵鑄件碳當量選擇低于共晶點附近，早期凝固過程中，雖有石墨析出，但量較少，主要首先析出奧氏體枝晶，給后期共晶凝固留下了較多的石墨化膨脹量，因此較少了縮松缺陷。是否也屬于延遲石墨化膨脹的一種工藝方法？

上述以較低碳當量控制球墨鑄鐵成分，解決縮松的做法，今年一月份，得到一位國內(nèi)知名鑄造專家的認可。他說：在德國鑄造工廠，都是如此選擇碳當量，而我國普遍以高碳當量選擇，打算寫一篇文章討論此事。

風電大件澆注，1320-1340度澆注，加強最后孕育，15-16噸左右鐵水澆注時間80-90秒，能夠生產(chǎn)UT探傷合格厚壁球鐵鑄件。但是澆注溫度提高至1360-1380度澆注，澆注時間為300秒以上，使用冷鐵和冒口較少，也可以生產(chǎn)合格風電鑄件。這里就有對待球鐵縮松不同的工藝出發(fā)點。當然，這里沒有細說各自的澆冒口和冷鐵工藝。其主要原因，是否可以與下條鑄造工藝有類似關(guān)系？
國內(nèi)早期，機床附件行業(yè)在鑄造各種尺寸的大小卡盤體（盤體直徑從100毫米到1000毫米左右）時，材質(zhì)灰鐵300，都沒有冒口，而以很小的內(nèi)澆口，分散均勻進入型腔，澆注速度較長，實現(xiàn)無缺陷高質(zhì)量鑄件生產(chǎn)。（當年多以沖天爐熔煉灰鐵300鐵水）。

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