前輩高人總結的球鐵鑄造知識

前輩高人總結的球鐵鑄造知識

所謂的標準就是實際工作中的總結，以下通過學習前輩經驗的總結請參考：

一、球鐵件不球化或球化不良

特征：

1、鑄件斷口呈灰黑色，力學性能明顯偏低，金相檢查可發(fā)現(xiàn)石墨呈片狀，鑄件的殘余鎂量和稀土量太低，這種狀況一般是不球化。

2、鑄件斷口仍呈銀灰色，但有分散的灰黑點，力學性能偏低，金相檢查可發(fā)現(xiàn)小部分石墨呈片狀或蠕蟲狀，鑄件的殘余鎂量和平共處稀土量比政黨含量偏低，這種狀況一般為球化不良。

防止措施：

①   根據原鐵液的含量以及球化劑的鎂和稀土含量來決定球化劑的加入量，例如采用W（Mg）在7%-9%，W（RE）在2%-5%的球化劑，處理溫度不超過 1500℃時，表達式的加入量可供參考，具體加入量應根據各廠的情況作適當調整。

② 球化處理要確保化劑與鐵液有足夠的反應時間，一般情況下反應時間在80-100秒為**。處理好的球鐵要盡快澆注。

③ 盡量降低原鐵液含量硫量，如使用高碳低硫焦炭，有條件的話可采用脫硫處理，原鐵液出鐵時要避免出到爐渣（爐渣中硫是鐵液的3-4倍）。

④ 嚴格控制生鐵中的反球化元素（如砷、鉛，、鈦、鋁等的含量）。

⑤ 防止鐵液氧化，處理球鐵時溫度要適中，根據鐵液化溫度的高低，來選擇球化劑的化學成分。

⑥ 大斷面件應適當降低稀土含量，必要時可加入少量銻中和稀土使用球墨畸變的作用。

二、球化衰退

特征：同包鐵液澆注的然后件中，前期澆注的球化良好，后期澆注的鑄件球化不良，或者不球化。

防止措施：

①   處理好的鐵液盡快澆注，鐵液表面要覆蓋保溫材料，避免鐵液表面氧化。

②   確保鐵液有足夠的殘余鎂量，厚大斷面的球鐵件可采用衰退能力較強的球化劑，（釔基生稀土鎂球化劑）。

三、石墨漂?。ê_花狀石墨）

特征：在鑄件斷口的上表面可見到一層清晰、密集的黑斑，金相檢查可發(fā)現(xiàn)斷面頂部石墨球聚集，聚集層下部有時有連續(xù)的或者個別的開花狀石墨。

石墨漂浮嚴重削弱球鐵的力學性能，使強度、硬度、伸長率和沖擊韌度都明顯降低。

防止措施：

①   嚴格控制碳當量，這是解決石墨漂浮的根本途徑，一般情況下，碳當量控制在4.3%-4.7%.薄小件偏上限，厚大件偏下限。

②   加快鑄件的冷卻速度，在厚大部位處放置冷鐵。有時候可加入一些反石墨化元素（如鉬）

③   球化劑的稀土含量不宜太高。

四、縮孔縮松

1影響因素

(1)碳當量：提高碳量，增大了石墨化膨脹，可減少縮孔縮松。此外，提高碳當量還可提高球鐵的流動性，有利于補縮。但提高碳當量時，不應使鑄件產生石墨漂 浮等其他缺陷。

(2)磷：鐵液中含磷量偏高，使凝固范圍擴大，同時低熔點磷共晶在最后凝固時得不到補給，以及使鑄件外殼變弱，因此有增大縮孔、縮松產生的傾向。一般工廠 控制含磷量小于0 08%。

(3)稀土和鎂：稀土殘余量過高會惡化石墨形狀，降低球化率，因此稀土含量不宜太高。而鎂又是一個強烈穩(wěn)定碳化物的元素，阻礙石墨化。由此可見，殘余鎂量 及殘余稀土量會增加球鐵的白口傾向，使石墨膨脹減小，故當它們的含量較高時，亦會增加縮孔、縮松傾向。

(4)壁厚：當鑄件表面形成硬殼以后，內部的金屬液溫度越高，液態(tài)收縮就越大，則縮孔、縮松的容積不僅絕對值增加，其相對值也增加。另外，若壁厚變化太突 然，孤立的厚斷面得不到補縮，使產生縮孔縮松傾向增大。

(5)溫度：澆注溫度高，有利于補縮，但太高會增加液態(tài)收縮量，對消除縮孔、縮松不利，所以應根據具體情況合理選擇澆注溫度，一般以1300～1350℃ 為宜。

(6)砂型的緊實度：若砂型的緊實度太低或不均勻，以致澆注后在金屬靜壓力或膨脹力的作用下，產生型腔擴大的現(xiàn)象，致使原來的金屬不夠補縮而導致鑄件產生 縮孔縮松。

(7)澆冒口及冷鐵：若澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵設置不當，不能保證金屬液順序凝固；另外，冒口的數(shù)量、大小以及與鑄件的連接當否，將影響冒口的補縮效果。

2　防止措施

(1)控制鐵液成分：

保持較高的碳當量(>3 9%)；盡量降低磷含量(<0 08%)；降低殘留鎂量(<0 07%)；采用稀土鎂合金來處理，稀土氧化物殘余量控制在0 02%～0 04%。

(2)工藝設計

要確保鑄件在凝固中能從冒口不斷地補充高溫金屬液，冒口的尺寸和數(shù)量要適當，力求做到順序凝固。

(3)必要時采用冷鐵與補貼來改變鑄件的溫度分布，以利于順序凝固。

(4)澆注溫度應在1300～1350℃，一包鐵液的澆注時間不應超過25ｍｉｎ，以免產生球化衰退。

(5)提高砂型的緊實度，一般不低于90；撞砂均勻，含水率不宜過高，保證鑄型有足夠的剛度。

五、夾渣

1　影響因素

(1) 硅：

硅的氧化物也是夾渣的主要組成部分，因此盡可能降低含硅量。

(2)硫：

鐵液中的硫化物是球鐵件形成夾渣缺陷的主要原因之一。

硫化物的熔點比鐵液熔點低，在鐵液凝固過程中，硫化物將從鐵液中析出，增大了鐵液的粘度，使鐵液中的熔渣或金屬氧化物等不易上浮。

因而鐵液中硫含量太高時，鑄件易產生夾渣。

球墨鑄鐵原鐵液含硫量應控制在0 06%以下，當它在0 09%～0 135%時，鑄鐵夾渣缺陷會急劇增加。

(3)稀土和鎂：

近年來研究認為夾渣主要是由于鎂、稀土等元素氧化而致，因此殘余鎂和稀土不應太高。

(4)澆注溫度：

澆注溫度太低時，金屬液內的金屬氧化物等因金屬液的粘度太高，不易上浮至表面而殘留在金屬液內；溫度太高時，金屬液表面的熔渣變得太稀薄，不易自液體表面去除，往往隨金屬液流入型內。

而實際生產中，澆注溫度太低是引起夾渣的主要原因之一。此外，澆注溫度的選取還應考慮碳、硅含量的關系。

(5)澆注系統(tǒng):

澆注系統(tǒng)設計應合理,具有擋渣功能,使金屬液能平穩(wěn)地充填鑄型,力求避免飛濺及紊流。

(6)型砂：

若型砂表面粘附有多余的砂子或涂料，它們可與金屬液中的氧化物合成熔渣，導致夾渣產生；砂型的緊實度不均勻，緊實度低的型壁表面容易被金屬液侵蝕和形成低熔點的化合物，導致鑄件產生夾渣。

2　防止措施

(1)控制鐵液成分：

盡量降低鐵液中的含硫量(<0 06%)，

(2) 熔煉工藝：

要盡量提高金屬液的出爐溫度，適宜的鎮(zhèn)靜，以利于非金屬夾雜物的上浮、聚集。

扒干凈鐵液表面的渣子，鐵液表面應放覆蓋劑(珍珠巖、草木灰 等)，防止鐵液氧化。

選擇合適的澆注溫度，**不低于1350℃。

(3)澆注系統(tǒng)要使鐵液流動平穩(wěn)，應設有集渣包和擋渣裝置(如濾渣網等)，避免直澆道沖砂。

(4)鑄型緊實度應均勻，強度足夠；合箱時應吹凈鑄型中的砂子。

六、石墨漂浮

1　影響因素

(1)碳當量：

碳當量過高，以致鐵液在高溫時就析出大量石墨。

由于石墨的密度比鐵液小，在鎂蒸汽的帶動下，使石墨漂浮到鑄件上部。

碳當量越高，石墨漂浮現(xiàn)象越嚴重。

應當指出，碳當量太高是產生石墨漂浮的主要原因，但不是**原因，鑄件大小、壁厚也是影響石墨漂浮的重要因素。

(3) 硅：

在碳當量不變的條件下，適當降低含硅量，有助于降低產生石墨漂浮的傾向。

(4)稀土：

稀土含量過少時，碳在鐵液中的溶解度會降低，鐵液將析出大量石墨，加重石墨漂浮。

(5) 球化溫度與孕育溫度：

為了提高鎂及稀土元素的吸收率，國內試驗研究表明，球化處理時最適當?shù)蔫F液溫度是1380～1450℃。

在此溫度區(qū)間，隨著溫度升高，鎂和稀土的吸收率增加。

(6) 澆注溫度：

一般情況下,澆注溫度越高，出現(xiàn)石墨漂浮的傾向越大，這是因為鑄件長時間處于液態(tài)有利于石墨的析出。若縮短凝固時間，隨著澆注溫度升高， 石墨漂浮傾向降低。

(7)滯留時間：

孕育處理后至澆注完畢之間的停留時間太長，為石墨的析出提供了條件，一般這段時間應控制在10ｍｉｎ以內。

2　防止措施

(1)控制鐵液成分：

嚴格控制碳當量，不得大于4 6%；鐵液的含碳量不得大于4 0%，可用廢鋼來調整鐵液的含碳量；

采用低硅(<1 2%)生鐵；

改進孕育處理，增強孕育效果，這樣可降低孕育硅鐵量。

(2)控制稀土的加入量：

在保證球化的前提下，加入量要少。

(3)改進鑄件的結構，使壁厚盡量均勻，且小于60ｍｍ；

若壁厚相差很大、熱節(jié)很大，可在厚壁或者熱節(jié)處加放冷鐵；

若是熱節(jié)或厚壁位置在鑄件頂部，可在此處加冒口。

(4)嚴格控制溫度：

通常要求在1380～1450℃進行球化處理，1360～1400℃進行澆注。

同時，盡量縮短鐵液出爐到澆注之間的滯留時間。

(5)必要情況下，可以加入鉬等反石墨化元素，提高碳在鐵液中的溶解度，從而減少石墨析出。

七、皮下氣孔

1　影響因素

(1)碳當量：

適當增加含硅量有助于皮下氣孔的減少。

同時，在硅量保持不變的情況下，隨著含碳量的增加，球鐵中皮下氣孔的個數(shù)呈現(xiàn)出單峰曲線，且峰值點總保持在共晶點左右，因此，**將碳硅含量選擇得高一些，以使球鐵的碳當量稍大于共晶點。

(2)硫：

硫高會引起皮下氣孔等缺陷，當含硫量超過0 .094%時就會產生皮下氣孔，含硫量越高，情況越嚴重。

(3)稀土:

鐵液中加入稀土元素能脫氧、脫硫，提高鐵液表面張力，因此有利于防止產生皮下氣孔。

但稀土含量太高，會增加鐵液中氧化物的含量，使氣泡外來核心增加，皮下氣孔率增加。

(4)鎂：

過高的鎂將會加劇鐵液的吸氫傾向，大量的鎂氣泡和氧化物進入型腔，增加氣泡的外來核心；

此外鎂蒸汽直接與砂型中的水分作用，產生ＭｇＯ煙氣及氫氣，也會產生皮下氣孔。

(5)鋁：

鐵液中的鋁是鑄件產生氫氣孔的主要原因。

據報道,當濕型鑄造球墨鑄鐵的殘留鋁量為 0.030%～0 .050%時，將產生皮下氣孔。

(6)壁厚：

皮下氣孔還有“壁厚效應”特征，即氣孔的產生在一定壁厚范圍內，實際上這與鑄件的凝固速度有關。

鑄件壁厚大時，其凝固結皮時間推遲，有利于氣泡逸出。

因此，一般來說壁厚小于6ｍｍ或大于25ｍｍ時不易產生皮下氣孔。

(8) 澆注溫度：

澆注溫度類似于壁厚效應，也有一個溫度范圍，在1285～1304℃時，皮下氣孔相當嚴重。

筆者進一步研究認為，不同的壁厚其危險溫度也不相同，因此，應根據鑄件壁厚共同確定澆注溫度。

當然，提高澆注溫度能延緩氧化膜的生成，防止熔渣進入型腔，同時對砂型烘烤時間加長使水分向外遷移。

(9) 型砂含水率：

鑄型產生皮下氣孔的傾向按下列順序依次減?。簼裥?、干型、水玻璃型、殼型。

司乃潮的研究也證明了這一點，即隨著型砂水分的提高，球鐵產生皮下氣孔的傾向增大，而當型砂水分小于4 .8%時，皮下氣孔率接近于零。

(10)   型砂緊實度與透氣性：

型砂的透氣性太低，導致型壁所產生的氣體不能排出型外，而向金屬侵入，致使鑄件產生氣孔；

隨著型砂緊實度的增加，皮下氣孔的傾向也加大，但當緊實度相當高時，傾向又減小，這可能是由于表層砂緊實度高，增大了水分向鑄件方向的遷移阻力，但若型砂水分也高，將使水蒸氣爆炸的可能性增加。

(11) 澆冒口：

合理設計澆冒口，使鐵液平穩(wěn)澆注，并具有較強的擋渣功能；同時，適當增加直澆道和冒口的高度，以增加金屬液的靜壓力。。

八、球化衰退及球化不良

1　影響因素

(1)碳當量：

鐵液的碳當量太高時(尤其是硅含量也高時)將使石墨球化受到影響。

試驗表明，對于厚壁鑄件，當碳當量超過共晶成分時就有可能產生開花狀石墨。

但是提高鐵液的含碳量有利于鎂回收率的提高。

因此生產中大多采用高碳低硅的原則，通常含硅量控制在2%左右。

此外，碳當量的選取還與鑄件壁厚有關：當壁厚為6.5～76ｍｍ時，碳當量為4.35%～4.7%；當壁厚>76ｍｍ，碳當量為4.3%～4 .35%。

(2)硫:

當鐵液中的含硫量太高時，硫與鎂和稀土生成硫化物，因其密度小而上浮到鐵液表面，而這些硫化物與空氣中的氧發(fā)生反應生成硫，硫又回到鐵液，又重復上述過程，從而降低了鎂與稀土含量。當鐵液中的硫大于0.1%時，即使加入多量的球化劑，也不能使石墨完全球化。

(3)稀土與鎂:

稀土與鎂含量過低時，往往產生球化不良或球化衰退現(xiàn)象。

一般工廠要求球化劑的加入量為1.8%～2.2%。

(4)壁厚：

鑄件壁太厚也容易產生球化不良及衰退缺陷，主要是因為鐵液在鑄型中長時間處于液態(tài)，鎂蒸汽上浮，造成鎂含量降低；共晶時大量石墨生成而釋放出的結晶潛熱使奧氏體殼重新熔化，石墨伸出殼外而畸形長大，形成非球狀石墨。

(5)溫度:

若鐵液溫度過高，鐵液氧化嚴重，由于鎂與稀土易與氧化物產生還原反應，而使得鎂、稀土含量降低，同時高溫也將增加鎂的燒損和蒸發(fā)；

鐵液溫度太低，球化劑不能熔化和被鐵液吸收，而上浮至鐵液表面燃燒或被氧化。

(6)滯留時間：

鐵液中鎂的含量是隨孕育處理后停留時間的增加而減少，其主要原因是因硫及鎂、稀土的氧化與蒸發(fā)造成的。

一般情況下，滯留時間不超過20min。

(7)澆冒口：

澆冒口若設計不合理，會產生澆注時間太長、鐵液飛濺以及卷入空氣，使鎂、稀土氧化嚴重。

2　防止措施

(1)嚴格控制鐵液成分：

選擇合適的碳當量；鐵液中的含硫量應小于0 08%(其中生鐵含硫不得大于0 03%，焦碳含硫不得大于0 08%)，可采用小蘇打進行脫硫。

(2)加入足夠的球化劑，

(3)合理設計鑄件結構,避免壁厚過大，也可在壁厚處加冷鐵以提高凝固速度，縮短液態(tài)時間，從而防止球化衰退及不良。

(4)注意處理溫度。

出爐溫度應低于1460℃，以防球化劑嚴重燒損；

要防止高溫下的氧化現(xiàn)象，蓋好覆蓋球化劑的鐵板(厚度應>3ｍｍ)；

鐵液扒渣后應用草木灰等蓋好；

當鐵液溫度>1350℃出現(xiàn)球化不良及衰退時，可補加球化劑；

而當<1350℃時就不能補加球化劑，也不得澆注球鐵件， 只能補加其它鐵液澆注不重要的灰鑄鐵件或芯骨等。

(5)鐵液出爐后應及時澆注，滯留時間不得超過20min。

(6)合理設計澆冒口,，采用型內和型上球化處理，加強孕育。