淺析鑄態鐵素體球墨鑄鐵知識
1．促進鐵素體的生成：
(1)鐵素體含量影響鑄態鐵素體球墨鑄鐵的力學性能及切削、使用性能。多數雜質元素和微量元素促進珠光體而降低鐵素體的生成，致使抗拉強度較易達到，但伸長率較難滿足，故應嚴格控制這些元素。按作用由小到大依次為：砷、錫、硼、鉻、錳、銅和鎳。通過對原材料的挑選，廢鋼應具有低的雜質和微量元素，特別是鎳、鉻、錳。廢鐵中如果含有上述元素，也應杜絕，同時避免使用鍍鋅、鍍鉻、鍍錫和搪瓷廢鋼；銅線、磁鐵和黃銅墊片等電工廢料也不得使用。鑄件錳含量控制在Mn≤0．4％，最好為Mn≤0．2％。
(2)較高碳當量有增加鐵素體含量的傾向，特別是在高含硅量時尤其明顯。故在CE＜5％的前提下，取其上限，而碳含量一般為C=3．7％~3．9％。
(3)較高含硅量通常有較多鐵素體，但在雜質和微量元素高時，則不一定。硅量過高還有使硬度提高、伸長率降低的趨勢，故終硅量(鑄件成品)一般為Si=2．8％~3．0％。原鐵液硅含量為Si=1.1%~1.5%（未孕育前），鐵液硅增量約為Si=1．3％~1．9％。硅鐵孕育劑加人量應計及硅鐵的硅含量、鐵液的硅增量和硅的收得率(一般約為45％~70％)，否則將無法控制終硅量。
(4)高溫低磷、低硫鐵液。鐵液出爐溫度應＞1450℃，澆注溫度＞1350℃，鑄件P、S含量控制在P＜0．06％，S＜0．02％。
(5)選用高質量的鑄態鐵素體球墨鑄鐵球化劑。另外，孕育可提高石墨球數，促進鐵索體形成，故采用包內、出鐵槽、浮硅和隨流等多種孕育方式對鐵素體的形成有較好效果。
(6)加強生產管理，穩定工藝操作。鑄態鐵素體球墨鑄鐵硬度＜180HB，鐵素體含量可大于70％，碳化物含量＜3％。
2．力學性能指標評價：
(1)GBl348—1988中規定抗拉強度、伸長率為球墨鑄鐵的驗收依據。需方要求屈服強度、硬度時，可大致按屈強比σ0．2／σb＝0．6～0．7評估。一般說來，只要抗拉強度達標，屈服強度也可達標，抗拉強度與硬度的大致量化關系為：σb／MPa=2．663HB+53。生產中以硬度驗收鑄件簡單易行，有一定可靠性。
(2)生產數據表明，嚴格控制鐵液成分和生產工藝，室溫沖擊值達標，低溫沖擊值也可達標，否則難以滿足技術要求。
3.應用研究與工藝實踐：
為生產鐵素體球鐵的需要，進廠生鐵由原云鋼的18#-22#生鐵改為定點采購信陽明港鋼廠生產的Q12生鐵（錳含量較低≤0.05%）；焦炭要求固定碳高（≥75%）；含硅量低（≤0.5%），灰分低、強度高、塊度大（50-100mm）而均勻，定點使用平項山的基焦；硅鐵就近使用本市浙川鐵合金產品；稀土鎂合金也定點使用魯山縣的鐵素體球鐵用稀土鎂合金。其他材料輔料如廢鋼（排除有害元素干擾）、煤粉、陶土、型砂、合脂油、石灰石、耐火材料等，也都本著質量好、價格合理、路途近的原則定點采購。重要的是化學成份的選擇。
3.1碳和硅是影響球鐵機械性能和鑄造性能很大的元素，是促進石墨化的元素。提高碳當量（C總+1/3si）可增加石墨球數，改善鐵水流動性，減少縮孔體積和白口傾向，提高塑性和韌性[1]。但碳當量過高，易出現石墨漂浮導致性能下降，故元素含量應選擇：C：3.6-3.9%;S:2.2-3.0%;碳當量應在4.4-4.8%之間。
3.2錳是阻礙石墨化并穩定碳化物的元素，穩定和增加基體中珠光體含量，但易形成晶間偏析，降低球鐵塑性和韌性；含量高時會增加縮松傾向，故在生產鑄態鐵素體球鐵中，因鐵素體含量要求大于75%，不允許出現縮松和不再經過熱處理，故錳的含量不能高而應低，應控制在0.3-0.4%范圍內。我們不再用云鋼生鐵而用信鋼Q12即是此道理。
3.3磷（P）和硫（S）均為有害元素，磷對球鐵的韌性、塑性和內在質量有很大影響，硫含量高使鑄件產生夾渣、皮下氣孔等缺陷。所以都應嚴格控制。故磷一般不得超過0.06%；硫應在0.03%以下。特別是硫，同時受生鐵和焦碳的影響，有時鐵水增硫過高，此時就必須進行脫硫處理，我們的做法是將適量脫硫劑從出鐵槽隨鐵水加入包內，使鐵水與脫硫劑先行接觸，發生脫硫反應后再進行球化處理。
3.4控制球化劑的殘留量，減少游離滲碳體增加和白口傾向，對生產鑄態鐵素全球鐵十分必要。故應控制：Re殘為0.02-0.04%；Mg殘0.03-0.06%。
4.強化熔化及球化孕育工藝，引進和推廣包外孕育工藝：
4.1沖天爐在熔煉之前，必須要根據鑄件要求進行配料計算，而配料計算的基礎是必須先知道鑄件所需的化學成份以及原材料（生鐵、回爐鐵、廢鋼、鐵合金等）的化學成份，同時要根據以往的熔煉經驗得出各元素的燒損率。一般是碳、硫增加，硅錳燒損。根據燒損率初步確定燒損方案，反復試驗，確定最佳方案。在此過程前后，必須要工藝管理嚴格，各種原材料輔料嚴格稱重計量，及時做好化學成份及金相的檢驗，提供準確的各項數據。
4.2球化劑采用魯山生產的鐵素體球鐵專用稀土鎂合金，加入量為1.1-1.3%，用茶壺式澆包，在底部一側預先砌一隔墻，將球體化劑破碎成小塊放入其內，表面覆蓋一層硅鐵粉，再蓋草木灰。出鐵水時先出2/3待反應翻動平穩后扒渣，再補其余鐵水，同時在出鐵槽加入0.5%左右的75siFe硅鐵，進行孕育處理，迅速攪拌扒渣，復草灰后可澆注。
4.3引進先進孕育劑:原材料是基礎，孕育是關鍵。球鐵件最終性能的好壞，在很大程度上取決于孕育效果的好壞，生產鐵素體球鐵更是關鍵。但傳統的包內孕育方法容易產生鑄態碳化物和反白口，即使熱處理也難以完全消除。直到引進了包外孕育新工藝，采用了湖北內燃機配件廠球鐵研究所研制出的適應包外孕育工藝使用的SRCB高效孕育劑，才可使鑄態鐵素體球鐵這一材料鑄造獲得真正成功。
4.4包外孕育是在澆注時，將一特制漏斗安裝在澆包茶壺嘴上方，用一定量小鐵勺將占型腔所需鐵水重量的0.10-0.15%的SRCB孕育劑加入斗中，在自重作用下，使孕育劑均勻地隨鐵水進入型腔，從而達到孕育的目的。或是將孕育劑定量后倒入型腔，然后倒鐵水。實驗表明該孕育量達到0.15%就能達到最佳效果。
5.試樣組織及性能檢測：
澆注數根Ф25×120試棒，帶回試驗室進行力學性能檢測及金相分析。
5.1澆鑄試樣的顯微組織基體中F%>80%，石墨球圓整、細小、分布均勻。
5.2試樣力學性能：
σb1=460MPa,δ1=12%，HB1=170
σb2=465MPa,δ2=11%，HB2=177
σb3=469MPa,δ3=11%，HB3=180
σb4=461MPa,δ4=11%，HB4=178
5.3包外孕育使石墨球圓整、細小、分布均勻，改善磷共晶的分布形態，減少了它的數量和尺寸，對消除鑄態碳化物尤見成效，能提高鑄件的機械性能和疲勞強度，抗衰退能力強，能有效地促進鐵素體的形成，也能有效地消除皮下氣孔。
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