鑄造合金及其熔煉(鑄鐵)

1、第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )1第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )2培訓(xùn)要點(diǎn)：培訓(xùn)要點(diǎn)： 重點(diǎn)掌握各種鑄造合金的牌號(hào)及性能；重點(diǎn)掌握各種鑄造合金的牌號(hào)及性能；化學(xué)成分對(duì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵性能的影響；化學(xué)成分對(duì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵性能的影響；孕育鑄鐵、球墨鑄鐵的生產(chǎn)技術(shù)；孕育鑄鐵、球墨鑄鐵的生產(chǎn)技術(shù)；沖天爐熔煉操作工藝、一般過(guò)程和基本原理；沖天爐熔煉操作工藝、一般過(guò)程和基本原理；熔煉配料計(jì)算方法；熔煉配料計(jì)算方法；了解各種鑄造合金的發(fā)展趨勢(shì)；了解各種鑄造合金的

2、發(fā)展趨勢(shì)；了解鑄鋼和非鐵合金的熔煉過(guò)程及主要設(shè)備。了解鑄鋼和非鐵合金的熔煉過(guò)程及主要設(shè)備。 第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )3第一節(jié)第一節(jié) 鑄鐵及其熔煉鑄鐵及其熔煉 一、鑄鐵一、鑄鐵 鑄鐵是一種以鐵、碳、硅為基礎(chǔ)的多元合鑄鐵是一種以鐵、碳、硅為基礎(chǔ)的多元合金，此外，還含有錳、磷、硫等元素。有時(shí)金，此外，還含有錳、磷、硫等元素。有時(shí)為了改善鑄鐵的性能，還可加入銅、鉻、鉬為了改善鑄鐵的性能，還可加入銅、鉻、鉬等合金元素。鑄鐵碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在等合金元素。鑄鐵碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在2.4%2.4%4.0%4.0%。常用的鑄鐵有灰鑄鐵、球墨鑄。常用的鑄鐵有灰

3、鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵。鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵。 第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )41 1. 灰鑄鐵灰鑄鐵 （1）灰鑄鐵的牌號(hào)及性能）灰鑄鐵的牌號(hào)及性能 抗拉強(qiáng)度是灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度是灰鑄鐵最主要的力學(xué)性能，灰鑄鐵的牌號(hào)是按其大最主要的力學(xué)性能，灰鑄鐵的牌號(hào)是按其大小來(lái)區(qū)分的，根據(jù)小來(lái)區(qū)分的，根據(jù)GB9439-1988灰鑄鐵件灰鑄鐵件的規(guī)定，按單鑄的規(guī)定，按單鑄30mm試棒的抗拉強(qiáng)度值將試棒的抗拉強(qiáng)度值將灰鑄鐵分為六種牌號(hào)，見(jiàn)表灰鑄鐵分為六種牌號(hào)，見(jiàn)表3-1。 牌號(hào)牌號(hào)抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度b/MPa牌號(hào)牌號(hào)抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度b/MPaHT100

4、100HT250250HT150150HT300300HT200200HT350350表表3-1 按單鑄試棒性能分類(lèi)按單鑄試棒性能分類(lèi) 第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )5 灰鑄鐵的力學(xué)性能是由金屬基體組織及石墨灰鑄鐵的力學(xué)性能是由金屬基體組織及石墨形態(tài)決定的。分為以下三種：形態(tài)決定的。分為以下三種：q 鐵素體灰鑄鐵鐵素體灰鑄鐵 在鐵素體基體上分布著粗在鐵素體基體上分布著粗大的片狀石墨，其強(qiáng)度、硬度都較低；大的片狀石墨，其強(qiáng)度、硬度都較低；q 鐵素體鐵素體- -珠光體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵 在鐵素體和珠光在鐵素體和珠光體基體上分布著細(xì)小的片狀石墨，其強(qiáng)

5、度、體基體上分布著細(xì)小的片狀石墨，其強(qiáng)度、硬度都比鐵素體灰鑄鐵為高；硬度都比鐵素體灰鑄鐵為高；q 珠光體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵 在珠光體基體上分布著細(xì)在珠光體基體上分布著細(xì)小的片狀石墨，具有較高的硬度，在灰鑄小的片狀石墨，具有較高的硬度，在灰鑄鐵中強(qiáng)度最高。鐵中強(qiáng)度最高。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )6圖圖3-1 灰鑄鐵的組織灰鑄鐵的組織a)鐵素體灰鑄鐵鐵素體灰鑄鐵 b)鐵素體鐵素體-珠光體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵 c)珠光體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵 灰鑄鐵中存在的片狀石墨，一方面減少了金屬基體的灰鑄鐵中存在的片狀石墨，一方面減少了金屬基體的承載面積，另一方面

6、石墨片的尖角處造成了應(yīng)力集中，所承載面積，另一方面石墨片的尖角處造成了應(yīng)力集中，所以，灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度較差，塑性較低。由此可見(jiàn)片狀石以，灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度較差，塑性較低。由此可見(jiàn)片狀石墨的數(shù)量大小和分布狀況是影響灰鑄鐵性能的主要因素。墨的數(shù)量大小和分布狀況是影響灰鑄鐵性能的主要因素。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )7（2 2）化學(xué)成分對(duì)灰鑄鐵組織和性能的影響）化學(xué)成分對(duì)灰鑄鐵組織和性能的影響 灰鑄鐵的化學(xué)成分除了含有碳、硅、錳、灰鑄鐵的化學(xué)成分除了含有碳、硅、錳、磷、硫五種主要元素外，還含有一些其它元磷、硫五種主要元素外，還含有一些其它元素，各種元

7、素及其含量都對(duì)灰鑄鐵的性能產(chǎn)素，各種元素及其含量都對(duì)灰鑄鐵的性能產(chǎn)生不同影響。生不同影響。 鑄鐵的組織取決于石墨化程度，研究化學(xué)鑄鐵的組織取決于石墨化程度，研究化學(xué)元素對(duì)灰鑄鐵組織的影響，主要研究化學(xué)元元素對(duì)灰鑄鐵組織的影響，主要研究化學(xué)元素對(duì)石墨化的影響。素對(duì)石墨化的影響。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )8 鑄鐵中的元素按其對(duì)石墨化影響的不同，鑄鐵中的元素按其對(duì)石墨化影響的不同，可分為促進(jìn)石墨化和阻礙石墨化兩大類(lèi)?？煞譃榇龠M(jìn)石墨化和阻礙石墨化兩大類(lèi)。 促進(jìn)石墨化元素促進(jìn)石墨化元素 阻礙石墨化元素阻礙石墨化元素Al，C，Si，Ti，Ni，Cu，P

8、，Co，Zr，Nb，W，Mn，Mo，S，Cr，V，F(xiàn)e，Mg，Ce，B 左邊的元素促進(jìn)石墨化，右邊的元素阻礙左邊的元素促進(jìn)石墨化，右邊的元素阻礙石墨化，距鈮越遠(yuǎn)作用越強(qiáng)烈。由此可知，石墨化，距鈮越遠(yuǎn)作用越強(qiáng)烈。由此可知，鑄鐵中的含量較多的碳、硅、錳、磷、硫都鑄鐵中的含量較多的碳、硅、錳、磷、硫都會(huì)影響石墨化的進(jìn)行會(huì)影響石墨化的進(jìn)行第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )9 1 1）碳和硅）碳和硅 碳和硅都是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，通碳和硅都是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，通過(guò)調(diào)整碳和硅的含量可以控制灰鑄鐵的組織和性能。過(guò)調(diào)整碳和硅的含量可以控制灰鑄鐵的組織和性能。

9、灰鑄鐵碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大多在灰鑄鐵碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大多在2 2.6 6%3 3.6 6%，硅的質(zhì)量，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在分?jǐn)?shù)在1 1.2 2%3 3.0 0%。 碳是構(gòu)成石墨的元素，鐵液中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，石墨碳是構(gòu)成石墨的元素，鐵液中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，石墨的數(shù)量也就越多。硅是促進(jìn)石墨化的元素。當(dāng)硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)量也就越多。硅是促進(jìn)石墨化的元素。當(dāng)硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在在1.0%2.0%范圍內(nèi)增加時(shí)，硅促進(jìn)石墨化的作用特別強(qiáng)范圍內(nèi)增加時(shí)，硅促進(jìn)石墨化的作用特別強(qiáng)烈。一般以碳當(dāng)量綜合考慮碳和硅的影響。烈。一般以碳當(dāng)量綜合考慮碳和硅的影響。 碳當(dāng)量過(guò)高，促使灰鑄鐵石墨片變粗、數(shù)量增多，基體碳當(dāng)量過(guò)高，促使灰鑄鐵石墨片變

10、粗、數(shù)量增多，基體中鐵素體量增多，強(qiáng)度和硬度下降。碳當(dāng)量過(guò)低，鑄鐵易出中鐵素體量增多，強(qiáng)度和硬度下降。碳當(dāng)量過(guò)低，鑄鐵易出現(xiàn)麻口或白口組織，會(huì)導(dǎo)致灰鑄鐵鑄造性能降低、鑄件斷面現(xiàn)麻口或白口組織，會(huì)導(dǎo)致灰鑄鐵鑄造性能降低、鑄件斷面敏感性增大、內(nèi)應(yīng)力增加，強(qiáng)度下降，硬度上升加工困難。敏感性增大、內(nèi)應(yīng)力增加，強(qiáng)度下降，硬度上升加工困難。因此，必須選取合適的碳硅量，使灰鑄鐵碳當(dāng)量控制在合適因此，必須選取合適的碳硅量，使灰鑄鐵碳當(dāng)量控制在合適的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )10 2 2）錳和硫）錳和硫 錳和硫都是阻礙石墨化的元素，但兩者錳

11、和硫都是阻礙石墨化的元素，但兩者共同存在時(shí)，會(huì)形成高熔點(diǎn)的共同存在時(shí)，會(huì)形成高熔點(diǎn)的MnS，不僅無(wú)阻礙石墨，不僅無(wú)阻礙石墨化的作用，而且可作為石墨化的非自發(fā)晶核。所以，化的作用，而且可作為石墨化的非自發(fā)晶核。所以，錳能削弱硫的有害作用。此外，錳能促使珠光體形成錳能削弱硫的有害作用。此外，錳能促使珠光體形成并細(xì)化珠光體，從而提高灰鑄鐵的力學(xué)性能，灰鑄鐵并細(xì)化珠光體，從而提高灰鑄鐵的力學(xué)性能，灰鑄鐵中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0 0.6 6%1 1.2 2%。 硫在高含量時(shí)有阻礙石墨化的作用，使鑄件形成白口硫在高含量時(shí)有阻礙石墨化的作用，使鑄件形成白口組織，同時(shí)還使奧氏體枝晶粗化，降低

12、鑄鐵性能。硫還組織，同時(shí)還使奧氏體枝晶粗化，降低鑄鐵性能。硫還能使鐵液的流動(dòng)性降低，收縮量增大，使鑄鐵有較大的能使鐵液的流動(dòng)性降低，收縮量增大，使鑄鐵有較大的熱裂傾向。因此，硫作為有害元素應(yīng)加以控制，一般質(zhì)熱裂傾向。因此，硫作為有害元素應(yīng)加以控制，一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在量分?jǐn)?shù)控制在0.15%以下。但目前認(rèn)為，為確保孕育效果，以下。但目前認(rèn)為，為確保孕育效果，灰鑄鐵中含硫量亦非愈低愈好，一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于灰鑄鐵中含硫量亦非愈低愈好，一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于0.05%0.06%。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )113 3）磷）磷 磷使鑄鐵的共晶點(diǎn)左移，其作用程

13、度和磷使鑄鐵的共晶點(diǎn)左移，其作用程度和硅相似，故計(jì)算碳當(dāng)量時(shí)，應(yīng)計(jì)入磷的含量。硅相似，故計(jì)算碳當(dāng)量時(shí)，應(yīng)計(jì)入磷的含量。 當(dāng)磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于當(dāng)磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.3%時(shí)，會(huì)生成硬而脆，且時(shí)，會(huì)生成硬而脆，且熔點(diǎn)低的磷共晶，常以網(wǎng)狀分布在晶界上，使鑄熔點(diǎn)低的磷共晶，常以網(wǎng)狀分布在晶界上，使鑄鐵脆性增加。降低鑄鐵的力學(xué)性能尤其是韌性和鐵脆性增加。降低鑄鐵的力學(xué)性能尤其是韌性和致密性。磷量高往往是鑄件產(chǎn)生冷裂的原因。但致密性。磷量高往往是鑄件產(chǎn)生冷裂的原因。但磷共晶能提高鑄件的耐磨性，且磷能降低鑄鐵的磷共晶能提高鑄件的耐磨性，且磷能降低鑄鐵的熔點(diǎn)和共晶溫度，提高鐵液的流動(dòng)性，改善鑄造熔點(diǎn)和共晶溫度，提

14、高鐵液的流動(dòng)性，改善鑄造性能。一般灰鑄鐵，磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不應(yīng)超過(guò)性能。一般灰鑄鐵，磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不應(yīng)超過(guò)0.2%；高強(qiáng)度灰鑄鐵的磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在高強(qiáng)度灰鑄鐵的磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在0.12%以下；以下；有致密性要求的，磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)需低于有致密性要求的，磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)需低于0.06%；有；有耐磨和高流動(dòng)性要求的磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)耐磨和高流動(dòng)性要求的磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)0.3%1.5%。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )124 4）合金元素）合金元素 灰鑄鐵的低合金化是提高其力學(xué)性能、灰鑄鐵的低合金化是提高其力學(xué)性能、使用性能及節(jié)省材料的重要途徑，低合金灰鑄鐵可

15、使用性能及節(jié)省材料的重要途徑，低合金灰鑄鐵可以含有一種或幾種合金元素，其總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般以含有一種或幾種合金元素，其總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在在3 3%以下，合金元素的作用主要有以下幾方面：以下，合金元素的作用主要有以下幾方面：改善并顯著提高鑄鐵的力學(xué)性能，增加硬度；改善并顯著提高鑄鐵的力學(xué)性能，增加硬度；增加鑄件性能的均勻性，降低斷面敏感性；增加鑄件性能的均勻性，降低斷面敏感性；改善鑄件的塑性；改善鑄件的塑性；改善鑄鐵的高溫及低溫性能；改善鑄鐵的高溫及低溫性能；提高鑄鐵熱處理的淬透性及改善耐磨性。提高鑄鐵熱處理的淬透性及改善耐磨性。 常用的合金元素有：常用的合金元素有：鉻鉻、鎳、鉬、鎳、鉬、銅銅、釩

16、、釩、錫錫、鈦鈦、硼等。、硼等。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )13（3 3）冷卻速度對(duì)灰鑄鐵組織和性能的影響）冷卻速度對(duì)灰鑄鐵組織和性能的影響 在生產(chǎn)中可以看到，同一鑄件壁厚不同的在生產(chǎn)中可以看到，同一鑄件壁厚不同的部位，其組織往往不同，壁厚處呈灰口組織，部位，其組織往往不同，壁厚處呈灰口組織，而壁薄處常出現(xiàn)白口組織。這表明在化學(xué)成而壁薄處常出現(xiàn)白口組織。這表明在化學(xué)成分不變的條件下，通過(guò)改變冷卻速度，可以分不變的條件下，通過(guò)改變冷卻速度，可以改變石墨化程度而得到不同的組織。當(dāng)快速改變石墨化程度而得到不同的組織。當(dāng)快速冷卻時(shí)，鑄鐵中的碳部分或全

17、部呈化合狀態(tài)冷卻時(shí)，鑄鐵中的碳部分或全部呈化合狀態(tài)存在，而形成麻口組織或白口組織。緩慢冷存在，而形成麻口組織或白口組織。緩慢冷卻時(shí)，石墨能順利析出，并不斷長(zhǎng)大，得到卻時(shí)，石墨能順利析出，并不斷長(zhǎng)大，得到粗大片狀石墨，而形成灰口組織。粗大片狀石墨，而形成灰口組織。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )14圖圖3-4 3-4 鑄件壁厚（冷速）和化學(xué)成分對(duì)鑄鐵組織的影響鑄件壁厚（冷速）和化學(xué)成分對(duì)鑄鐵組織的影響-白口鑄鐵區(qū)白口鑄鐵區(qū) -麻口鑄鐵區(qū)麻口鑄鐵區(qū) -珠光體灰鑄鐵區(qū)珠光體灰鑄鐵區(qū) -珠光體加鐵素體灰鑄鐵區(qū)珠光體加鐵素體灰鑄鐵區(qū) -鐵素體灰鑄鐵區(qū)鐵素體

18、灰鑄鐵區(qū) 第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )15（4 4）孕育鑄鐵）孕育鑄鐵 向碳、硅含量較低的鐵液中加入一定數(shù)向碳、硅含量較低的鐵液中加入一定數(shù)量的孕育劑，造成人工晶核，改變鐵液的結(jié)量的孕育劑，造成人工晶核，改變鐵液的結(jié)晶條件，從而細(xì)化共晶團(tuán)，改善石墨的尺寸晶條件，從而細(xì)化共晶團(tuán)，改善石墨的尺寸及分布，提高灰鑄鐵的力學(xué)性能。這種灰鑄及分布，提高灰鑄鐵的力學(xué)性能。這種灰鑄鐵叫孕育鑄鐵。鐵叫孕育鑄鐵。 孕育鑄鐵生產(chǎn)的關(guān)鍵是原鐵液化學(xué)成分的孕育鑄鐵生產(chǎn)的關(guān)鍵是原鐵液化學(xué)成分的選擇、孕育劑、孕育處理方法及爐前控制。選擇、孕育劑、孕育處理方法及爐前控制。第

19、三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )161 1）原鐵液化學(xué)成分的選擇）原鐵液化學(xué)成分的選擇 選擇適宜的碳、硅含量（碳當(dāng)量）的原鐵選擇適宜的碳、硅含量（碳當(dāng)量）的原鐵液，是生產(chǎn)孕育鑄鐵的關(guān)鍵。碳、硅含量過(guò)液，是生產(chǎn)孕育鑄鐵的關(guān)鍵。碳、硅含量過(guò)高不經(jīng)孕育處理就是灰口組織，孕育處理反高不經(jīng)孕育處理就是灰口組織，孕育處理反而造成石墨粗大，使強(qiáng)度下降；碳、硅含量而造成石墨粗大，使強(qiáng)度下降；碳、硅含量過(guò)低，則增加熔煉困難，降低鑄造性能，增過(guò)低，則增加熔煉困難，降低鑄造性能，增加孕育劑消耗。因此，一般選擇位于鑄件組加孕育劑消耗。因此，一般選擇位于鑄件組織圖上麻口區(qū)內(nèi)

20、或白口區(qū)域邊緣（靠近麻口織圖上麻口區(qū)內(nèi)或白口區(qū)域邊緣（靠近麻口區(qū)）的成分，在孕育處理后，就可使鑄鐵轉(zhuǎn)區(qū)）的成分，在孕育處理后，就可使鑄鐵轉(zhuǎn)入珠光體區(qū)域。見(jiàn)圖入珠光體區(qū)域。見(jiàn)圖3-33-3。一般原鐵液的碳。一般原鐵液的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.8%2.8%3.3%3.3%，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%1.0%1.6%1.6%。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )17白口區(qū)白口區(qū) a a麻口區(qū)麻口區(qū) 、b. b. 灰口區(qū)灰口區(qū)圖圖3 3-3 3 鑄件組織圖鑄件組織圖 第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)

21、) )18 錳在孕育鑄鐵中的作用，除中和硫外，錳在孕育鑄鐵中的作用，除中和硫外，還能增加珠光體含量。所以，孕育鑄鐵還能增加珠光體含量。所以，孕育鑄鐵錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量一般較高，為錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量一般較高，為0.8%0.8%1.0%1.0%。 硫、磷作為有害元素，都會(huì)降低鑄鐵強(qiáng)硫、磷作為有害元素，都會(huì)降低鑄鐵強(qiáng)度，應(yīng)加以限制，一般硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)限度，應(yīng)加以限制，一般硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)限制在制在0.1%0.1%以下，磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)限制在以下，磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)限制在0.15%0.15%以下。以下。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )192 2）孕育劑）孕育劑 孕育劑主要含

22、有促進(jìn)石墨化元素。孕育劑主要含有促進(jìn)石墨化元素。孕育劑的種類(lèi)很多，選用的原則是孕育效果好孕育劑的種類(lèi)很多，選用的原則是孕育效果好且價(jià)格低廉。且價(jià)格低廉。 最常用的孕育劑是硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為最常用的孕育劑是硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%75%的硅鐵合金。的硅鐵合金。但有較多報(bào)告指出，對(duì)于片狀石墨鑄鐵來(lái)說(shuō)，純硅但有較多報(bào)告指出，對(duì)于片狀石墨鑄鐵來(lái)說(shuō)，純硅或純硅鐵很少有，甚至沒(méi)有孕育作用，真正起作用或純硅鐵很少有，甚至沒(méi)有孕育作用，真正起作用的是硅鐵中一定含量的鋁和鈣，硅鐵僅起到把鋁和的是硅鐵中一定含量的鋁和鈣，硅鐵僅起到把鋁和鈣帶入鐵液的作用。除鋁和鈣外，能起孕育作用的鈣帶入鐵液的作用。除鋁和鈣外，能起孕育作用

23、的元素還有鍶、鈰、鋇、鈦、鋯等。因此，目前出現(xiàn)元素還有鍶、鈰、鋇、鈦、鋯等。因此，目前出現(xiàn)了許多按不同孕育需要加入不同元素的孕育劑，且了許多按不同孕育需要加入不同元素的孕育劑，且許多都已商品化、系列化，如：鋇硅鐵、鍶硅鐵、許多都已商品化、系列化，如：鋇硅鐵、鍶硅鐵、稀土鈣鋇硅鐵等。稀土鈣鋇硅鐵等。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )203 3）孕育處理方法）孕育處理方法 一般孕育處理的方法是將一般孕育處理的方法是將孕育劑均勻地加在出鐵槽的鐵液流上，使其孕育劑均勻地加在出鐵槽的鐵液流上，使其隨鐵液沖入鐵液包內(nèi)。孕育劑的加入時(shí)間應(yīng)隨鐵液沖入鐵液包內(nèi)。孕育

24、劑的加入時(shí)間應(yīng)占出鐵時(shí)間的占出鐵時(shí)間的6060%以上，并在出鐵接近三分以上，并在出鐵接近三分之一時(shí)加入，保證孕育劑與鐵液均勻混合。之一時(shí)加入，保證孕育劑與鐵液均勻混合。出鐵完畢后可適當(dāng)攪拌。這種孕育處理方法出鐵完畢后可適當(dāng)攪拌。這種孕育處理方法又稱(chēng)爐前孕育或一次孕育。孕育處理后的鐵又稱(chēng)爐前孕育或一次孕育。孕育處理后的鐵液應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)澆完，以防孕育衰退。液應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)澆完，以防孕育衰退。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )21 為縮短從孕育到凝固的時(shí)間，防止孕育衰退，為縮短從孕育到凝固的時(shí)間，防止孕育衰退，加強(qiáng)孕育效果，減少孕育劑用量，目前已發(fā)展加

25、強(qiáng)孕育效果，減少孕育劑用量，目前已發(fā)展了許多瞬時(shí)孕育方法，如澆包漏斗隨流孕育、了許多瞬時(shí)孕育方法，如澆包漏斗隨流孕育、硅鐵棒孕育、喂絲孕育、型內(nèi)孕育等。硅鐵棒孕育、喂絲孕育、型內(nèi)孕育等。 孕育劑的加入量應(yīng)嚴(yán)格控制。孕育劑的加入孕育劑的加入量應(yīng)嚴(yán)格控制。孕育劑的加入量與鐵液成分、鑄件壁厚、孕育劑種類(lèi)和孕育量與鐵液成分、鑄件壁厚、孕育劑種類(lèi)和孕育方式有關(guān)。一般爐前孕育的加入量為鐵液重量方式有關(guān)。一般爐前孕育的加入量為鐵液重量的的0.2%0.2%0.5%0.5%，瞬時(shí)孕育為，瞬時(shí)孕育為0.08%0.08%0.2%0.2%。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí))

26、)224 4）爐前控制）爐前控制 在生產(chǎn)過(guò)程中，為及時(shí)檢查鐵在生產(chǎn)過(guò)程中，為及時(shí)檢查鐵液的化學(xué)成分，確定孕育劑的加入量并檢查液的化學(xué)成分，確定孕育劑的加入量并檢查孕育效果，避免澆注后出現(xiàn)廢品，必須在爐孕育效果，避免澆注后出現(xiàn)廢品，必須在爐前采取簡(jiǎn)單、迅速、較正確的檢查，并據(jù)此前采取簡(jiǎn)單、迅速、較正確的檢查，并據(jù)此采取相應(yīng)的措施。采取相應(yīng)的措施。 爐前常用的檢查方法是三角試塊白口檢爐前常用的檢查方法是三角試塊白口檢測(cè)。三角試塊的形狀和尺寸見(jiàn)圖測(cè)。三角試塊的形狀和尺寸見(jiàn)圖3-53-5。試塊。試塊一般采用干型立澆。澆注后待其冷卻至暗紅一般采用干型立澆。澆注后待其冷卻至暗紅色后放入水中激冷，然后敲斷，

27、觀(guān)察斷口處色后放入水中激冷，然后敲斷，觀(guān)察斷口處的顏色、晶粒大小，并測(cè)量白口寬度。白口的顏色、晶粒大小，并測(cè)量白口寬度。白口寬度與鑄鐵牌號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表寬度與鑄鐵牌號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表3-3-2 2。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )23圖圖3 3-5 5 三角試塊的形狀及尺寸三角試塊的形狀及尺寸 表表3-2 3-2 孕育前后的試塊白口寬度孕育前后的試塊白口寬度 （單位：（單位：mmmm） 牌號(hào)牌號(hào)孕育前的白口寬度孕育前的白口寬度孕育后的白口寬度孕育后的白口寬度HT3501224510HT30081848HT25061237第三章第三章 鑄造合金及其熔

28、煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )24 此外，爐前采用的檢查方法還有爐前快速化此外，爐前采用的檢查方法還有爐前快速化學(xué)分析法、直讀光譜分析法、熱分析法、爐前學(xué)分析法、直讀光譜分析法、熱分析法、爐前快速金相法等?？焖俳鹣喾ǖ?。 5 5）孕育鑄鐵的組織和性能）孕育鑄鐵的組織和性能 孕育鑄鐵的孕育鑄鐵的組織，是在致密的珠光體基體上，均勻地分組織，是在致密的珠光體基體上，均勻地分布著細(xì)小的片狀石墨，所以孕育鑄鐵的強(qiáng)度、布著細(xì)小的片狀石墨，所以孕育鑄鐵的強(qiáng)度、耐磨性等均比普通灰鑄鐵高。另一特點(diǎn)是斷耐磨性等均比普通灰鑄鐵高。另一特點(diǎn)是斷面敏感性小。但減震性、缺口敏感性略低于面敏感性小。但

29、減震性、缺口敏感性略低于普通灰鑄鐵。由于碳、硅含量低，所以流動(dòng)普通灰鑄鐵。由于碳、硅含量低，所以流動(dòng)性差，收縮較大。性差，收縮較大。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )25（5 5）灰鑄鐵的發(fā)展）灰鑄鐵的發(fā)展（自學(xué)）（自學(xué)） 目前，全世界鑄鐵生產(chǎn)中，灰鑄鐵約占目前，全世界鑄鐵生產(chǎn)中，灰鑄鐵約占60%60%80%80%以上。因此不斷提高灰鑄鐵的力學(xué)性以上。因此不斷提高灰鑄鐵的力學(xué)性能，發(fā)展高強(qiáng)度灰鑄鐵時(shí)鑄鐵材質(zhì)發(fā)展的重要能，發(fā)展高強(qiáng)度灰鑄鐵時(shí)鑄鐵材質(zhì)發(fā)展的重要方向之一。其途徑有：方向之一。其途徑有：v加強(qiáng)孕育劑的研究和運(yùn)用；加強(qiáng)孕育劑的研究和運(yùn)用；v調(diào)

30、整鐵液的化學(xué)成分；調(diào)整鐵液的化學(xué)成分；v附加合金元素；附加合金元素；v通過(guò)微量元素的變質(zhì)行為改善石墨形態(tài)；通過(guò)微量元素的變質(zhì)行為改善石墨形態(tài)；v增加廢鋼用量。增加廢鋼用量。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )262. 2. 球墨鑄鐵球墨鑄鐵（1）球墨鑄鐵的牌號(hào)及性能）球墨鑄鐵的牌號(hào)及性能 根據(jù)根據(jù)GB1348-1988球墨鑄鐵件球墨鑄鐵件的規(guī)定，球墨鑄鐵的牌的規(guī)定，球墨鑄鐵的牌號(hào)及性能見(jiàn)表號(hào)及性能見(jiàn)表3-3。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )27表表3-3 3-3 球墨鑄鐵單鑄試塊的牌號(hào)及性能球墨鑄鐵單鑄

31、試塊的牌號(hào)及性能 QT400-1840025018130180鐵素體鐵素體QT400-1540025015130180鐵素體鐵素體QT450-1045031010160210鐵素體鐵素體QT500-75003207170230鐵素體鐵素體+珠光體珠光體QT600-36003703190270珠光體珠光體+鐵素體鐵素體QT700-27004202225305珠光體珠光體QT800-28004802245335珠光體或回火組織珠光體或回火組織QT900-29006002280360貝氏體或回火馬氏體貝氏體或回火馬氏體牌號(hào)牌號(hào)供供 參參 考考主要金相組織主要金相組織最最 小小 值值布氏硬度布氏硬度H

32、BS抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度b/MPa屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)0.2/MPa伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率（%）第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )28圖圖3-7 球墨鑄鐵組織球墨鑄鐵組織a）珠光體球墨鑄鐵組織）珠光體球墨鑄鐵組織 b）鐵素體球墨鑄鐵組織）鐵素體球墨鑄鐵組織第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )29 在球墨鑄鐵中，由于石墨呈球狀或團(tuán)粒狀，對(duì)在球墨鑄鐵中，由于石墨呈球狀或團(tuán)粒狀，對(duì)基體的割裂作用很小，因而金屬基體的強(qiáng)度可以基體的割裂作用很小，因而金屬基體的強(qiáng)度可以得到充分發(fā)揮，而且石墨的存在使球墨鑄鐵具有得到充分發(fā)揮，而且石墨的存在

33、使球墨鑄鐵具有鋼所不能及的減振和耐磨性，因此，球墨鑄鐵具鋼所不能及的減振和耐磨性，因此，球墨鑄鐵具有良好的力學(xué)性能。有良好的力學(xué)性能。 在球墨鑄鐵的生產(chǎn)過(guò)程中，為了保證石墨球化，在球墨鑄鐵的生產(chǎn)過(guò)程中，為了保證石墨球化，減少鑄件缺陷和提高力學(xué)性能，要嚴(yán)格控制球墨減少鑄件缺陷和提高力學(xué)性能，要嚴(yán)格控制球墨鑄鐵的化學(xué)成分，選擇良好的球化劑和孕育劑，鑄鐵的化學(xué)成分，選擇良好的球化劑和孕育劑，采用合理的球化處理工藝。采用合理的球化處理工藝。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )30（2 2）化學(xué)成分的選擇及其影響）化學(xué)成分的選擇及其影響 球墨鑄鐵的化學(xué)成分對(duì)其

34、組織、力學(xué)性能球墨鑄鐵的化學(xué)成分對(duì)其組織、力學(xué)性能和鑄造性能等有很大的影響，因此，必須合和鑄造性能等有很大的影響，因此，必須合理地選擇。理地選擇。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )31 1 1）碳和碳當(dāng)量）碳和碳當(dāng)量 碳對(duì)球墨鑄鐵性能的影響不碳對(duì)球墨鑄鐵性能的影響不僅與含量有關(guān)，還和碳當(dāng)量的高低有關(guān)。僅與含量有關(guān)，還和碳當(dāng)量的高低有關(guān)。 碳能促進(jìn)石墨化，減少白口傾向。碳能促進(jìn)碳能促進(jìn)石墨化，減少白口傾向。碳能促進(jìn)鎂的吸收，改善球化。由于石墨呈球狀，適當(dāng)提鎂的吸收，改善球化。由于石墨呈球狀，適當(dāng)提高含碳量并不削弱力學(xué)性能。碳當(dāng)量高能改善流高含碳量并不

35、削弱力學(xué)性能。碳當(dāng)量高能改善流動(dòng)性，增加凝固時(shí)的體積膨脹，當(dāng)鑄型剛度大時(shí)動(dòng)性，增加凝固時(shí)的體積膨脹，當(dāng)鑄型剛度大時(shí)能促使鑄件減少縮松，剛度小時(shí)則增加縮松。但能促使鑄件減少縮松，剛度小時(shí)則增加縮松。但碳當(dāng)量過(guò)高時(shí)會(huì)引起石墨漂浮。因此，碳當(dāng)量應(yīng)碳當(dāng)量過(guò)高時(shí)會(huì)引起石墨漂浮。因此，碳當(dāng)量應(yīng)控制在合適的范圍內(nèi)，在不出現(xiàn)石墨飄浮的前提控制在合適的范圍內(nèi)，在不出現(xiàn)石墨飄浮的前提下，應(yīng)盡量提高碳當(dāng)量，一般碳當(dāng)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，應(yīng)盡量提高碳當(dāng)量，一般碳當(dāng)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇在共晶點(diǎn)附近（選擇在共晶點(diǎn)附近（4.6%4.6%4.7%4.7%），碳的質(zhì)量分），碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)盡量高一些，一般為數(shù)盡量高一些，一般為3.5%3.5

36、%3.9%3.9%。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )32 2 2）硅）硅 硅明顯促進(jìn)石墨化，以孕育劑方式硅明顯促進(jìn)石墨化，以孕育劑方式添加的硅作用更顯著。因此，球墨鑄鐵在選添加的硅作用更顯著。因此，球墨鑄鐵在選定碳當(dāng)量后，原鐵液應(yīng)采用高碳低硅的原則，定碳當(dāng)量后，原鐵液應(yīng)采用高碳低硅的原則，終硅量以孕育劑方式添加。增加含硅量可增終硅量以孕育劑方式添加。增加含硅量可增加鐵素體量，鐵素體球墨鑄鐵的終硅量比珠加鐵素體量，鐵素體球墨鑄鐵的終硅量比珠光體球墨鑄鐵高一些。但硅使常溫沖擊韌度光體球墨鑄鐵高一些。但硅使常溫沖擊韌度降低，脆性轉(zhuǎn)變溫度提高，因此，硅不

37、宜過(guò)降低，脆性轉(zhuǎn)變溫度提高，因此，硅不宜過(guò)高，特別是在低溫下工作的零件，其含硅量高，特別是在低溫下工作的零件，其含硅量應(yīng)低一些為好。通常珠光體球墨鑄鐵的硅的應(yīng)低一些為好。通常珠光體球墨鑄鐵的硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 1.7 7%2 2.6 6%，鐵素體球墨鑄鐵的，鐵素體球墨鑄鐵的硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 2.5 5%3 3.2 2%。 第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )33 3 3）錳）錳 與灰鑄鐵不同的是，球墨鑄鐵中與灰鑄鐵不同的是，球墨鑄鐵中的含硫量很低，錳已較少起中和硫的作用。的含硫量很低，錳已較少起中和硫的作用。在球墨鑄鐵中，錳主要

38、起合金化作用，即穩(wěn)在球墨鑄鐵中，錳主要起合金化作用，即穩(wěn)定及細(xì)化球光體，但錳易產(chǎn)生邊界偏析，使定及細(xì)化球光體，但錳易產(chǎn)生邊界偏析，使球墨鑄鐵的塑性及韌性降低。因此，即使是球墨鑄鐵的塑性及韌性降低。因此，即使是珠光體球墨鑄鐵，亦認(rèn)為錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以不珠光體球墨鑄鐵，亦認(rèn)為錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以不超過(guò)超過(guò)0.4%0.4%0.6%0.6%為宜，而推薦用銅或用熱處為宜，而推薦用銅或用熱處理工藝保證珠光體組織。鐵素體球墨鑄鐵的理工藝保證珠光體組織。鐵素體球墨鑄鐵的錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求控制在錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求控制在0.4%0.4%以下。以下。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )

39、34 4 4）磷）磷 磷是球墨鑄鐵中的有害元素，極磷是球墨鑄鐵中的有害元素，極易偏析，在晶界上產(chǎn)生磷共晶，嚴(yán)重降低球易偏析，在晶界上產(chǎn)生磷共晶，嚴(yán)重降低球墨鑄鐵的塑性和韌性，不僅使常溫沖擊韌性墨鑄鐵的塑性和韌性，不僅使常溫沖擊韌性降低同時(shí)使脆性轉(zhuǎn)變溫度急劇提高，造成低降低同時(shí)使脆性轉(zhuǎn)變溫度急劇提高，造成低溫脆性。所以，球墨鑄鐵中的含磷量要求愈溫脆性。所以，球墨鑄鐵中的含磷量要求愈低愈好。一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在低愈好。一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在0.1%0.1%以下。以下。對(duì)于有高韌性要求的鐵素體球墨鑄鐵或在野對(duì)于有高韌性要求的鐵素體球墨鑄鐵或在野外低溫環(huán)境下工作的球墨鑄鐵，磷的含量越外低溫環(huán)境下工作的球

40、墨鑄鐵，磷的含量越低越好。低越好。 第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )35 5 5）硫）硫 球化劑中的鎂、稀土等球化元素與硫球化劑中的鎂、稀土等球化元素與硫有很強(qiáng)的親和力，加入鐵液后首先脫硫，然后才有很強(qiáng)的親和力，加入鐵液后首先脫硫，然后才起球化作用。所以，硫高必然會(huì)消耗較多的球化起球化作用。所以，硫高必然會(huì)消耗較多的球化劑，嚴(yán)重影響球化。而且，產(chǎn)生的硫化物是球墨劑，嚴(yán)重影響球化。而且，產(chǎn)生的硫化物是球墨鑄鐵形成夾雜缺陷的主要原因之一。硫還會(huì)引起鑄鐵形成夾雜缺陷的主要原因之一。硫還會(huì)引起鑄件產(chǎn)生皮下氣孔。因此，應(yīng)盡力降低原鐵液的鑄件產(chǎn)生皮下氣孔。因

41、此，應(yīng)盡力降低原鐵液的含硫量。一般要求沖天爐熔煉時(shí)硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小含硫量。一般要求沖天爐熔煉時(shí)硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于于0.06%0.06%0.1%0.1%，電爐熔煉時(shí)硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于，電爐熔煉時(shí)硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.04%0.04%。原鐵液硫量的高低對(duì)提高質(zhì)量十分關(guān)鍵，。原鐵液硫量的高低對(duì)提高質(zhì)量十分關(guān)鍵，亦是我國(guó)與國(guó)外的主要差距之一。亦是我國(guó)與國(guó)外的主要差距之一。目前，許多工目前，許多工廠(chǎng)在生產(chǎn)高質(zhì)量球墨鑄鐵時(shí)都進(jìn)行脫硫處理。廠(chǎng)在生產(chǎn)高質(zhì)量球墨鑄鐵時(shí)都進(jìn)行脫硫處理。脫脫硫后原鐵液硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于硫后原鐵液硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.02%0.02%。 第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造

42、工( (高級(jí)高級(jí)) )36 6 6）殘余鎂量及稀土量）殘余鎂量及稀土量 為了保證石墨球化，為了保證石墨球化，鎂和稀土在中和了硫等反球化元素的作用后，鎂和稀土在中和了硫等反球化元素的作用后，應(yīng)有一定的殘留量。采用純鎂作球化劑時(shí)，應(yīng)有一定的殘留量。采用純鎂作球化劑時(shí)，一般殘余鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為一般殘余鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.03%0.03%0.08%0.08%，但過(guò)高反而會(huì)降低球化率。在有稀土的情況但過(guò)高反而會(huì)降低球化率。在有稀土的情況下，殘余鎂量可以適當(dāng)?shù)鸵恍?。下，殘余鎂量可以適當(dāng)?shù)鸵恍?稀土元素有脫硫、去氣、凈化鐵液和球化等稀土元素有脫硫、去氣、凈化鐵液和球化等有利作用，但白口傾向很大，而且偏析嚴(yán)

43、重，有利作用，但白口傾向很大，而且偏析嚴(yán)重，降低球墨鑄鐵的力學(xué)性能，特別是塑性和韌降低球墨鑄鐵的力學(xué)性能，特別是塑性和韌性。殘余稀土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?？刂圃谛?。殘余稀土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?？刂圃?.02%0.02%0.04%0.04%左右。左右。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )37 7 7）合金元素）合金元素 球墨鑄鐵通過(guò)合金強(qiáng)化基體球墨鑄鐵通過(guò)合金強(qiáng)化基體組織，可以更好地發(fā)揮基體的潛能，提高其組織，可以更好地發(fā)揮基體的潛能，提高其綜合力學(xué)性能。合金元素的作用體現(xiàn)在：一綜合力學(xué)性能。合金元素的作用體現(xiàn)在：一方面，對(duì)于需要熱處理的球墨鑄鐵，合金元方面，對(duì)于需要熱

44、處理的球墨鑄鐵，合金元素對(duì)熱處理工藝起輔助作用，使球墨鑄鐵能素對(duì)熱處理工藝起輔助作用，使球墨鑄鐵能更好地通過(guò)熱處理得到所需的組織與性能；更好地通過(guò)熱處理得到所需的組織與性能；另一方面，合金元素可以使球墨鑄鐵直接在另一方面，合金元素可以使球墨鑄鐵直接在鑄態(tài)下得到所需的組織與性能，不用熱處理鑄態(tài)下得到所需的組織與性能，不用熱處理就可生產(chǎn)出鑄態(tài)球墨鑄鐵件，降低生產(chǎn)成本。就可生產(chǎn)出鑄態(tài)球墨鑄鐵件，降低生產(chǎn)成本。常用的合金元素有：鎳、銅、鉻、鉬、鈦、常用的合金元素有：鎳、銅、鉻、鉬、鈦、釩、鎢、銻、錫、鉍等。釩、鎢、銻、錫、鉍等。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)

45、) )38（3 3）球化處理技術(shù)）球化處理技術(shù) 1）熔煉要求）熔煉要求 由于球化處理一般要降溫由于球化處理一般要降溫50100，因此為了保證澆注溫度，鐵液，因此為了保證澆注溫度，鐵液必須有較高的出爐溫度，至少在必須有較高的出爐溫度，至少在14001420以上，最好在以上，最好在14501500以上。以上。 其次，必須滿(mǎn)足球墨鑄鐵對(duì)化學(xué)成分的嚴(yán)其次，必須滿(mǎn)足球墨鑄鐵對(duì)化學(xué)成分的嚴(yán)格要求，即較高的碳量，低的硅、錳、磷格要求，即較高的碳量，低的硅、錳、磷和硫量。和硫量。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )39 2 2）球化劑及球化處理）球化劑及球化處理 球

46、化劑就是含有球化劑就是含有球化元素，能使石墨成球狀的添加劑。球化元素，能使石墨成球狀的添加劑。球化能力強(qiáng)的元素有鎂、稀土（鈰、鑭、釔球化能力強(qiáng)的元素有鎂、稀土（鈰、鑭、釔等）等。球化處理的工藝取決于球化劑的等）等。球化處理的工藝取決于球化劑的類(lèi)型。類(lèi)型。 鎂是一種良好的球化劑。鎂的密度為鎂是一種良好的球化劑。鎂的密度為1.74g/cm1.74g/cm3 3，熔點(diǎn)為，熔點(diǎn)為651651，沸點(diǎn)為，沸點(diǎn)為11071107，球化處理時(shí)，采用壓力加鎂的方法。但這球化處理時(shí)，采用壓力加鎂的方法。但這種方法需專(zhuān)用設(shè)備，處理工藝復(fù)雜，操作種方法需專(zhuān)用設(shè)備，處理工藝復(fù)雜，操作不便，危險(xiǎn)性較大，現(xiàn)已很少采用。不便

47、，危險(xiǎn)性較大，現(xiàn)已很少采用。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )40 稀土不僅能起球化作用，而且能抵抗干擾稀土不僅能起球化作用，而且能抵抗干擾元素的反球化作用。稀土的球化能力較鎂元素的反球化作用。稀土的球化能力較鎂差些，單獨(dú)使用時(shí)石墨球不太圓整，且稀差些，單獨(dú)使用時(shí)石墨球不太圓整，且稀土元素的沸點(diǎn)大都高于鐵液溫度，單獨(dú)采土元素的沸點(diǎn)大都高于鐵液溫度，單獨(dú)采用稀土處理時(shí)，完全沒(méi)有沸騰，無(wú)攪拌作用稀土處理時(shí)，完全沒(méi)有沸騰，無(wú)攪拌作用，球化元素不能均勻分布。一般和鎂同用，球化元素不能均勻分布。一般和鎂同時(shí)使用。稀土鎂硅鐵合金是目前常用的球時(shí)使用。稀土鎂硅鐵

48、合金是目前常用的球化劑。合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為化劑。合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%7%9%9%，稀，稀土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%4%6%6%。隨著熔煉質(zhì)量不。隨著熔煉質(zhì)量不斷提高，原鐵液含硫量不斷降低，稀土鎂斷提高，原鐵液含硫量不斷降低，稀土鎂硅鐵合金逐漸向低鎂低稀土方向發(fā)展。硅鐵合金逐漸向低鎂低稀土方向發(fā)展。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )41 用稀土鎂硅鐵合金作球化劑時(shí)，多采用沖用稀土鎂硅鐵合金作球化劑時(shí)，多采用沖入法球化處理工藝。見(jiàn)圖入法球化處理工藝。見(jiàn)圖2-32-3。球化劑加入。球化劑加入量視原鐵液含硫量而定，一般原鐵液硫的量視原鐵液含硫量

49、而定，一般原鐵液硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.08%0.08%左右時(shí)，加入量（質(zhì)量分左右時(shí)，加入量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為數(shù)）為1.4%1.4%1.6%1.6%。處理時(shí)，先將球化劑。處理時(shí)，先將球化劑放入澆包底部一側(cè)專(zhuān)門(mén)設(shè)置的堤壩或凹坑放入澆包底部一側(cè)專(zhuān)門(mén)設(shè)置的堤壩或凹坑內(nèi)，并在球化劑上面覆蓋鐵屑、細(xì)硅鐵粒內(nèi)，并在球化劑上面覆蓋鐵屑、細(xì)硅鐵粒等并壓緊，以延緩球化反應(yīng)時(shí)間，防止球等并壓緊，以延緩球化反應(yīng)時(shí)間，防止球化劑上浮，提高其吸收率。出鐵時(shí)，將鐵化劑上浮，提高其吸收率。出鐵時(shí)，將鐵液沖入澆包的另一側(cè)，并同時(shí)進(jìn)行爐前孕液沖入澆包的另一側(cè)，并同時(shí)進(jìn)行爐前孕育。反應(yīng)完畢后攪拌、扒渣，經(jīng)爐前檢查育。反應(yīng)完畢后攪

50、拌、扒渣，經(jīng)爐前檢查合格后即可澆注。合格后即可澆注。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )42圖圖3 3-8 8 沖入法球化處理工藝沖入法球化處理工藝 1鐵液鐵液 2鐵液包鐵液包 3堤壩堤壩4鐵屑鐵屑 5球化劑球化劑第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )433 3）孕育劑及孕育處理）孕育劑及孕育處理 對(duì)球化處理后的對(duì)球化處理后的鐵液進(jìn)行孕育處理，以目前的認(rèn)識(shí)來(lái)看，鐵液進(jìn)行孕育處理，以目前的認(rèn)識(shí)來(lái)看，至少有以下幾個(gè)目的：至少有以下幾個(gè)目的： v 消除球化元素造成的白口傾向，獲得鑄態(tài)消除球化元素造成的白口傾向，獲得

51、鑄態(tài)無(wú)自由滲碳體的鑄件。無(wú)自由滲碳體的鑄件。v 細(xì)化球狀石墨，增加石墨球數(shù)，提高石墨細(xì)化球狀石墨，增加石墨球數(shù)，提高石墨球的圓整度，改善球化率。球的圓整度，改善球化率。v 減少晶間偏析程度，改善力學(xué)性能，提高減少晶間偏析程度，改善力學(xué)性能，提高伸長(zhǎng)率和沖擊韌性。伸長(zhǎng)率和沖擊韌性。v 增加鐵素體數(shù)量，獲得鑄態(tài)鐵素體基體。增加鐵素體數(shù)量，獲得鑄態(tài)鐵素體基體。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )44 常用的孕育劑是硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為常用的孕育劑是硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%75%的的硅鐵合金。目前，球墨鑄鐵的孕育劑根硅鐵合金。目前，球墨鑄鐵的孕育劑根據(jù)不同需要，也已商

52、品化和系列化。據(jù)不同需要，也已商品化和系列化。 除爐前采用一次孕育處理外，質(zhì)量要求除爐前采用一次孕育處理外，質(zhì)量要求較高的鑄件，在澆注時(shí)還要采用瞬時(shí)孕較高的鑄件，在澆注時(shí)還要采用瞬時(shí)孕育處理工藝。對(duì)于生產(chǎn)鑄態(tài)鐵素體球墨育處理工藝。對(duì)于生產(chǎn)鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵，還采用多次孕育。鑄鐵，還采用多次孕育。第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )454 4）爐前檢驗(yàn)）爐前檢驗(yàn) 球化處理后的鐵液經(jīng)爐前球化處理后的鐵液經(jīng)爐前檢驗(yàn)，判斷球化質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可及時(shí)檢驗(yàn)，判斷球化質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可及時(shí)采取補(bǔ)救措施，避免造成鑄件報(bào)廢。常采取補(bǔ)救措施，避免造成鑄件報(bào)廢。常用的爐前檢驗(yàn)

53、方法有以下幾種：用的爐前檢驗(yàn)方法有以下幾種：三角試塊法三角試塊法 火苗檢查法火苗檢查法 爐前快速金相檢驗(yàn)法爐前快速金相檢驗(yàn)法 第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )46 三角試塊法。三角試塊法。三角三角試塊球化判斷方法見(jiàn)表試塊球化判斷方法見(jiàn)表3 3-4 4。球化處理良好的。球化處理良好的鐵液，澆出的三角試塊鐵液，澆出的三角試塊斷口見(jiàn)圖斷口見(jiàn)圖3 3-9 9。圖圖3 3-9 9 三角試塊斷口三角試塊斷口 第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )47表表3-4 三角試塊球化判斷法三角試塊球化判斷法 項(xiàng)目項(xiàng)目球化良好球

54、化良好球化不良球化不良外形外形試樣邊緣呈較大圓角試樣邊緣呈較大圓角試樣棱角清晰試樣棱角清晰表面凹陷表面凹陷澆注位置上表面及側(cè)面明顯凹陷澆注位置上表面及側(cè)面明顯凹陷無(wú)凹陷無(wú)凹陷斷口形態(tài)斷口形態(tài)銀白色細(xì)密斷口銀白色細(xì)密斷口斷面暗灰、晶粒粗?jǐn)嗝姘祷?、晶粒粗縮松縮松斷口中心有縮松斷口中心有縮松無(wú)縮松無(wú)縮松白口白口斷口尖角白口清晰斷口尖角白口清晰完全無(wú)白口完全無(wú)白口敲擊聲敲擊聲清脆金屬聲、音頻較高清脆金屬聲、音頻較高低啞低啞氣味氣味遇水有類(lèi)似H遇水有類(lèi)似H2 2S氣味S氣味遇水無(wú)臭味遇水無(wú)臭味第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )48 火苗檢查法?；鹈鐧z查法。球

55、化后的鐵液表面有火苗球化后的鐵液表面有火苗竄出，這是鎂蒸氣逸出燃燒的現(xiàn)象?；鹈缭礁Z出，這是鎂蒸氣逸出燃燒的現(xiàn)象?；鹈缭蕉?，越長(zhǎng)，越有力，說(shuō)明球化越好。多，越長(zhǎng)，越有力，說(shuō)明球化越好。 爐前快速金相檢驗(yàn)法。爐前快速金相檢驗(yàn)法。在爐前澆注在爐前澆注20mm20mm的試塊，凝固激冷后，在砂的試塊，凝固激冷后，在砂輪上磨去表面，經(jīng)粗磨和拋光后，用顯微鏡輪上磨去表面，經(jīng)粗磨和拋光后，用顯微鏡直接觀(guān)察球化情況。這種方法可在直接觀(guān)察球化情況。這種方法可在2min內(nèi)內(nèi)完成，快速、科學(xué)、準(zhǔn)確。但需要一套專(zhuān)用完成，快速、科學(xué)、準(zhǔn)確。但需要一套專(zhuān)用設(shè)備和操作人員。設(shè)備和操作人員。 此外，還有鐵液表面膜觀(guān)察法、熱分析

56、法、此外，還有鐵液表面膜觀(guān)察法、熱分析法、比電阻法等。比電阻法等。 第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )495）球墨鑄鐵的常見(jiàn)缺陷）球墨鑄鐵的常見(jiàn)缺陷v疏松疏松v球化不良球化不良v皮下氣孔皮下氣孔v夾渣夾渣v石墨漂浮石墨漂浮鑄造工（高級(jí)）鑄造工（高級(jí)）P94第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )506）球墨鑄鐵的發(fā)展）球墨鑄鐵的發(fā)展（自學(xué)）（自學(xué)）目前，從球墨鑄鐵的材質(zhì)性能看，對(duì)強(qiáng)度和塑性的目前，從球墨鑄鐵的材質(zhì)性能看，對(duì)強(qiáng)度和塑性的要求已普遍提高，各國(guó)新標(biāo)準(zhǔn)都相繼增加了高牌號(hào)要求已普遍提高，各國(guó)新標(biāo)準(zhǔn)都相繼

57、增加了高牌號(hào)級(jí)別。生產(chǎn)高強(qiáng)度、高韌性的球墨鑄鐵是球墨鑄鐵級(jí)別。生產(chǎn)高強(qiáng)度、高韌性的球墨鑄鐵是球墨鑄鐵材質(zhì)發(fā)展的重要方向。此外，鑄態(tài)球墨鑄鐵品種的材質(zhì)發(fā)展的重要方向。此外，鑄態(tài)球墨鑄鐵品種的擴(kuò)大生產(chǎn)也是不容忽視的發(fā)展方向之一。擴(kuò)大生產(chǎn)也是不容忽視的發(fā)展方向之一。q大力發(fā)展大力發(fā)展鑄態(tài)球墨鑄鐵鑄態(tài)球墨鑄鐵1 1）鑄態(tài)珠光體球墨鑄鐵）鑄態(tài)珠光體球墨鑄鐵2 2）鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵）鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵3 3）鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵）鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵q發(fā)展高強(qiáng)度高韌性的球墨鑄鐵發(fā)展高強(qiáng)度高韌性的球墨鑄鐵q發(fā)展特殊性能球墨鑄鐵發(fā)展特殊性能球墨鑄鐵第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工(

58、(高級(jí)高級(jí)) )513 3. 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵（自學(xué)）（自學(xué)） 蠕墨鑄鐵的石墨呈蠕墨鑄鐵的石墨呈蠕蟲(chóng)狀，介于片狀和蠕蟲(chóng)狀，介于片狀和球狀之間，因而它的球狀之間，因而它的力學(xué)性能也介于同基力學(xué)性能也介于同基體的灰鑄鐵和球墨鑄體的灰鑄鐵和球墨鑄鐵 之 間 。 根 據(jù)鐵 之 間 。 根 據(jù)JB4403-1987蠕墨蠕墨鑄鐵件鑄鐵件的規(guī)定，蠕的規(guī)定，蠕墨鑄鐵分五種牌號(hào)，墨鑄鐵分五種牌號(hào)，見(jiàn)表見(jiàn)表3-5。圖圖3-10 3-10 蠕墨鑄鐵組織蠕墨鑄鐵組織第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )52表表3-5 蠕墨鑄鐵的牌號(hào)蠕墨鑄鐵的牌號(hào) RuT42042042042

59、03353350.750.75200280200280珠光體珠光體RuT3803803803803003000.750.75193274193274珠光體珠光體RuT3403403403402702701 1170249170249珠光體珠光體+鐵素體鐵素體RuT3003003003002402401.51.5140217140217鐵素體鐵素體+珠光體珠光體RuT2602602602601951953 3121197121197鐵素體鐵素體牌號(hào)牌號(hào)主要金相組織主要金相組織最最 小小 值值5050抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度b/MPa屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)0.2/MPa伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率（%）布氏硬度布氏硬度HBS蠕化率

60、蠕化率VG（%）第三章第三章 鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉 鑄造工鑄造工( (高級(jí)高級(jí)) )53 蠕墨鑄鐵的化學(xué)成分對(duì)其性能的影響也蠕墨鑄鐵的化學(xué)成分對(duì)其性能的影響也是不同的，碳和錳主要影響蠕墨鑄鐵的力是不同的，碳和錳主要影響蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能，硅和磷則主要影響其伸長(zhǎng)率和沖學(xué)性能，硅和磷則主要影響其伸長(zhǎng)率和沖擊韌性，而硫的影響與球墨鑄鐵非常相似。擊韌性，而硫的影響與球墨鑄鐵非常相似。對(duì)于蠕墨鑄鐵的化學(xué)成分要求，從目前的對(duì)于蠕墨鑄鐵的化學(xué)成分要求，從目前的資料看來(lái)，和球墨鑄鐵的成分要求基本相資料看來(lái)，和球墨鑄鐵的成分要求基本相似，即高碳、低硫、低磷，一定的硅、錳似，即高碳、低硫、低磷，一定的