刁曉剛 球墨鑄鐵鑄件質(zhì)量控制技術(shù)-中信重工 for 百鑄網(wǎng)

1、第第1 1頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)球墨鑄鐵件質(zhì)量控制技術(shù)中信重工洛陽(yáng)重鑄鐵業(yè)有限責(zé)任公司刁曉剛 博士2013豫北冀南區(qū)鑄鐵新技術(shù)新工藝發(fā)展研討會(huì)河南 安陽(yáng) 2013.9第第2 2頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)中信重工重鑄鐵業(yè)公司簡(jiǎn)介中信重工重鑄鐵業(yè)公司簡(jiǎn)介1球墨鑄鐵發(fā)展概況球墨鑄鐵發(fā)展概況2球墨鑄鐵件質(zhì)量控制技術(shù)球墨鑄鐵件質(zhì)量控制技術(shù)3主要內(nèi)容主要內(nèi)容澆冒口設(shè)計(jì)數(shù)值模擬技術(shù)在鑄造工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及實(shí)例化學(xué)成分的設(shè)計(jì)及原材料的選用球化處理方法及要點(diǎn)孕育處理方法及要點(diǎn)球墨鑄鐵的缺陷及防止措施第第3 3頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)洛陽(yáng)礦山機(jī)器陽(yáng)礦山機(jī)器廠鑄鐵車間洛洛陽(yáng)礦山機(jī)器陽(yáng)礦山機(jī)器廠廠鑄鐵分廠中信重型機(jī)械公司中信重型機(jī)械公

2、司鑄鐵廠廠中信重工中信重工重鑄鐵業(yè)公司重鑄鐵業(yè)公司1955198519972009 中信重工洛陽(yáng)重鑄鐵業(yè)有限責(zé)任公司（重鑄鐵業(yè)）是中信重工機(jī)械股份有限公司（中信重工,原洛陽(yáng)礦山機(jī)器廠）的全資子公司。主要產(chǎn)品為大型鑄鐵件、大型特種耐磨鑄鋼件和大型有色鑄件等。 公司能夠生產(chǎn)國(guó)內(nèi)最大單件重達(dá)200噸的大型灰鑄鐵件和具有國(guó)際領(lǐng)先水平、單件重達(dá)150噸的大型球鐵件，具有年產(chǎn)50000噸鑄鐵件、30000噸特種耐磨鋼、3000噸大型有色合金鑄件的生產(chǎn)能力。關(guān)于我們第第4 4頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)經(jīng)營(yíng)范圍經(jīng)營(yíng)范圍毛坯粗加工鑄鑄 造造模型制造模型制造有色有色鑄鐵鑄鐵鑄鋼鑄鋼經(jīng)營(yíng)范圍第第5 5頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng) 重

3、鑄鐵業(yè)生產(chǎn)設(shè)備由60噸、30噸和12噸等多臺(tái)中頻感應(yīng)電爐組成的爐群，連續(xù)式樹(shù)脂砂混砂機(jī)生產(chǎn)線6條，大型75噸球化處理站3臺(tái)、50噸球化處理站1臺(tái)，200噸天車多臺(tái)，714米、510米熱處理爐，810米拋丸室，智能化自動(dòng)加料系統(tǒng)等設(shè)備的建成，無(wú)論從數(shù)量到規(guī)格都在同行業(yè)中名列前茅，整體冶煉能力國(guó)內(nèi)首屈一指。其移動(dòng)加砂站的設(shè)計(jì)，使車間具備了連續(xù)生產(chǎn)大件的能力，在鑄鐵行業(yè)大型化能力及工藝裝備能力處于領(lǐng)先地位。生產(chǎn)裝備第第6 6頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)重型冶煉造型跨中信重工洛陽(yáng)重鑄鐵業(yè)有限責(zé)任公司公司外景第第7 7頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)中頻感應(yīng)爐群60噸、30噸、12噸移動(dòng)式混砂機(jī)第第8 8頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)模型

4、制造車間618米的大型模型加工設(shè)備多種材料模型熱處理爐714m 510m 拋丸室810m第第9 9頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)碳硫分析儀直讀光譜儀超聲波探傷儀 X射線探傷機(jī)分析測(cè)試設(shè)備第第1010頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)MAGMAsoftProCAST對(duì)鑄件的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)等計(jì)算分析，預(yù)測(cè)鑄造缺陷，經(jīng)過(guò)“工藝設(shè)計(jì)模擬計(jì)算修改工藝”可視分析驗(yàn)證，優(yōu)化鑄造工藝，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)值模擬第第1111頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)風(fēng)機(jī)軸（QT400-18AL）毛重16t端蓋（QT500-7）毛重32t大型球鐵床身毛重90t大型球鐵件產(chǎn)品分類第第1212頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)磨盤（QT400-15A）毛重49t-142t大型臥

5、車床頭箱重量58t6.8m大型球鐵齒圈（QT700-2A ）第第1313頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)90T-231T鋼錠模大型灰鐵件大型機(jī)床鑄件第第1414頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)合金鋼耐磨襯板不銹鋼鑄件 上冠 下環(huán)大型鑄鋼件第第1515頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)12.8t重的銅螺母鋁壓圈（ZL104） 大型有色件離心鑄造高性能鎂合金鑄件（1m、3m）第第1616頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)在澆注前向鐵水中在澆注前向鐵水中加入球化劑和孕育劑加入球化劑和孕育劑進(jìn)行球化處理和孕進(jìn)行球化處理和孕育處理，獲得石墨呈球狀分布的鑄鐵，稱為球墨鑄鐵，簡(jiǎn)育處理，獲得石墨呈球狀分布的鑄鐵，稱為球墨鑄鐵，簡(jiǎn)稱稱“球鐵球鐵”。球墨鑄鐵的組織球墨鑄鐵

6、的組織鑄態(tài)（P+F少）基 +G球 牛眼狀 退火 F基+G球正火 P基+G球 球墨鑄鐵發(fā)展概況第第1717頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)球狀石墨的立體形貌由于石墨呈球狀，對(duì)基體的割裂作用最小，應(yīng)力集中小，基體的強(qiáng)度能夠得到充分的發(fā)揮，球墨鑄鐵不僅強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于灰鑄鐵，優(yōu)于可鍛鑄鐵，甚至可與鋼媲美。第第1818頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)球墨鑄鐵的應(yīng)用球墨鑄鐵的應(yīng)用盡管它在很多領(lǐng)域被后來(lái)發(fā)現(xiàn)的材料，例如鋼、非鐵鑄造合金、復(fù)合材料、塑料等所代替，但由于鑄鐵材料自身的優(yōu)點(diǎn)，以及高強(qiáng)度灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、等溫淬火球墨鑄鐵等技術(shù)發(fā)展，至今仍是產(chǎn)量最大的鑄造合金。按質(zhì)量統(tǒng)計(jì)，在機(jī)床中鑄鐵件約占60%-90%。在汽車、拖拉機(jī)

7、中鑄鐵約占50%-70%。高強(qiáng)度鑄鐵和特殊性能的合金鑄鐵還可代替部分昂貴的合金鋼和有些有色金屬材料。鑄鐵是人類最早使用的金屬材料之一。 20世紀(jì)80年代初，鑄鐵材料發(fā)展進(jìn)入了頂峰期。主要是由于它的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低廉并具有優(yōu)良的鑄造性能、可切削加工性能、耐磨性能及吸震性等。因此鑄鐵廣泛地用于機(jī)械制造、冶金、礦山及交通運(yùn)輸?shù)裙I(yè)部門。第第1919頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)近年來(lái)由于工藝技術(shù)水平的提高和采用高強(qiáng)度低重量的鑄件結(jié)構(gòu)，以及來(lái)自新材料行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，使鑄件總量持續(xù)下降，但與此不同的是球墨鑄鐵產(chǎn)量卻呈明顯增長(zhǎng)的趨勢(shì)。球鐵產(chǎn)量之所以能如此快速發(fā)展，除了在汽車零件和鑄管領(lǐng)域大量使用外，近些年重型機(jī)械和新

8、能源領(lǐng)域的發(fā)展，球鐵在厚大斷面鑄件上廣泛的應(yīng)用也是其中重要原因。發(fā)達(dá)國(guó)家通常用球墨鑄鐵件取代部分灰鑄鐵件和可鍛鑄鐵件。目前已經(jīng)能夠生產(chǎn)機(jī)械性能較均一，并具有較高的強(qiáng)度、塑性和斷裂韌性的厚大斷面球鐵件；其與鑄鋼件、焊接件相比，具有一些獨(dú)特的性能與成本優(yōu)勢(shì)，發(fā)展前景十分看好。我國(guó)球墨鑄鐵件在質(zhì)量和生產(chǎn)穩(wěn)定性方面的差距較大。國(guó)內(nèi)部分廠家雖然積累了一些生產(chǎn)大斷面球鐵的經(jīng)驗(yàn)，但要生產(chǎn)高強(qiáng)度、高韌性，甚至較高低溫性能的大斷面球鐵件，生產(chǎn)技術(shù)的穩(wěn)定性與有效控制尚未完全成熟。第第2020頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的閥門鑄造工藝中，日趨使用薄壁鑄件，可以節(jié)約資源。薄壁鑄態(tài)球墨鑄鐵件是壁厚僅為幾毫米的鑄件。

9、由于薄壁，共晶凝固時(shí)冷卻速度極快，所以抑制白口組織的出現(xiàn)成為首要問(wèn)題。 球鐵發(fā)展方向之一：極薄第第2121頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)球鐵發(fā)展方向之二：極厚北京第一機(jī)床廠135噸球鐵機(jī)床橫梁第第2222頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)球鐵乏燃料容器鑄件（CASTOR）世界球墨鑄鐵件生產(chǎn)技術(shù)的最高水平世界球墨鑄鐵件生產(chǎn)技術(shù)的最高水平球鐵容器鑄件下落試驗(yàn) 材質(zhì)：QT350-22AL -40沖擊韌性 動(dòng)態(tài)斷裂韌性 9m下落試驗(yàn) 850 火燃試驗(yàn)第第2323頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)零件圖鑄造工藝圖模樣圖、芯盒圖、鑄型裝配圖制造模樣及芯盒混制芯砂預(yù)處理造型材料混制型砂造型制芯準(zhǔn)備爐料熔煉金屬澆注化驗(yàn)落砂、清理檢驗(yàn)熱處理合格鑄件合型烘

10、干鑄型烘干芯子砂型鑄造工藝流程第第2424頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)24澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的分類：澆注系統(tǒng)的分類：根據(jù)內(nèi)澆道的注入位置可分為頂注式、中注式、底注式及分層注入式。按澆注系統(tǒng)各組元截面的比例可分為封閉式、半封閉式及開(kāi)放式澆注系統(tǒng)。 F杯F直F橫F內(nèi) 阻流截面在內(nèi)澆道。澆注開(kāi)始后，金屬液容易充滿澆注系統(tǒng)，又稱“充滿式”澆注系統(tǒng)，呈有壓流動(dòng)狀態(tài)； 擋渣能力較強(qiáng)，但充型液流的速度較快，沖刷力大，易產(chǎn)生噴濺； 金屬液消耗少且清理方便。封閉式澆注系統(tǒng)第第2525頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)開(kāi)放式澆注系統(tǒng)F直上直上F直下直下F橫橫F直直F內(nèi)內(nèi)阻流截面在內(nèi)澆道，橫澆道截面為最大。澆注中，澆注系統(tǒng)能充滿，但較阻流

11、截面在內(nèi)澆道，橫澆道截面為最大。澆注中，澆注系統(tǒng)能充滿，但較封閉式晚；封閉式晚；具有一定的擋渣能力。由于模澆道截面大，金屬液在橫繞道中流速減小，具有一定的擋渣能力。由于模澆道截面大，金屬液在橫繞道中流速減小，又稱又稱“緩流封閉式緩流封閉式”。故充型的平穩(wěn)性及對(duì)型腔的沖刷力都好于封閉式；。故充型的平穩(wěn)性及對(duì)型腔的沖刷力都好于封閉式；用于各類灰鑄鐵件及球鐵件。用于各類灰鑄鐵件及球鐵件。第第2626頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)封閉封閉- 開(kāi)放式開(kāi)放式F杯杯F直直F橫橫F直直F集渣包出口集渣包出口F橫后橫后F阻阻F橫后橫后F阻阻F內(nèi)內(nèi)F橫橫阻流截面設(shè)在直澆道下端，或在橫澆道中，或在集渣包出口處，或在內(nèi)澆道之阻流

12、截面設(shè)在直澆道下端，或在橫澆道中，或在集渣包出口處，或在內(nèi)澆道之前設(shè)置的阻流擋渣裝置處；前設(shè)置的阻流擋渣裝置處；阻流截面之前封閉，其后開(kāi)放，故既有利于擋渣，又使充型平穩(wěn)，兼有封閉式阻流截面之前封閉，其后開(kāi)放，故既有利于擋渣，又使充型平穩(wěn)，兼有封閉式與開(kāi)放式的優(yōu)點(diǎn)；與開(kāi)放式的優(yōu)點(diǎn)；適用于各類鑄鐵件，在中小件上應(yīng)用較多，特別是在一箱多件時(shí)應(yīng)用廣泛。目適用于各類鑄鐵件，在中小件上應(yīng)用較多，特別是在一箱多件時(shí)應(yīng)用廣泛。目前鑄造過(guò)濾器的使用，使這種澆注系統(tǒng)應(yīng)用更為廣泛。前鑄造過(guò)濾器的使用，使這種澆注系統(tǒng)應(yīng)用更為廣泛。注：注：F杯、杯、F直、直、F橫、橫、F阻、阻、F內(nèi)等分別指澆口杯、直澆道、橫繞道、阻流

13、片、內(nèi)內(nèi)等分別指澆口杯、直澆道、橫繞道、阻流片、內(nèi)澆道等各組元最小處的總截面積。澆道等各組元最小處的總截面積。第第2727頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)1.能有效濾除夾渣及非金屬雜質(zhì)。能有效濾除夾渣及非金屬雜質(zhì)。2.能梳整紊亂的金屬液流，減少湍流，使金屬液流變得平滑整潔。能梳整紊亂的金屬液流，減少湍流，使金屬液流變得平滑整潔。3.可以任何角度放置于澆注系統(tǒng)中。安放位置靠近型腔越好?？梢匀魏谓嵌确胖糜跐沧⑾到y(tǒng)中。安放位置靠近型腔越好。4.使用陶瓷過(guò)濾器時(shí)可不考慮其他擋渣措施，簡(jiǎn)化澆注系統(tǒng)。使用陶瓷過(guò)濾器時(shí)可不考慮其他擋渣措施，簡(jiǎn)化澆注系統(tǒng)。帶有過(guò)濾片的澆注系統(tǒng)應(yīng)用不能用過(guò)濾器來(lái)控制澆注速度。過(guò)濾器工作面積應(yīng)

14、為澆注系統(tǒng)阻流截面的4-6 倍，以確保澆注速度不受影響。第第2828頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)冒口冒口鑄型內(nèi)用以儲(chǔ)存金屬液的空腔，在鑄件形成時(shí)補(bǔ)給金屬，有防止縮孔、縮松、排氣和集渣的作用。習(xí)慣上把冒口所鑄成的金屬實(shí)體也稱為冒口。冒口的作用 補(bǔ)償鑄件凝固時(shí)的收縮。將冒口設(shè)置在鑄件最后凝固的部位，由冒口中的合金液體補(bǔ)償其體收縮，使收縮形成的孔洞移入冒口，防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷。 調(diào)整鑄件凝固時(shí)的溫度分布，控制鑄件的凝固順序。 排氣、集渣。 利用明冒口觀察型腔內(nèi)金屬液的充型情況。冒口的設(shè)計(jì)原則u冒口的凝固時(shí)間應(yīng)大于或等于鑄件（被補(bǔ)縮部分）的凝固時(shí)間。u 冒口應(yīng)有足夠大的體積，以保證有足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件

15、的液態(tài)收縮和凝固收縮，補(bǔ)償澆注后型腔擴(kuò)大的體積。u 在鑄件整個(gè)凝固的過(guò)程中，冒口與被補(bǔ)縮部位之間的補(bǔ)縮通道應(yīng)該暢通，即使擴(kuò)張角始終向著冒口。u 將冒口與澆注系統(tǒng)、冷鐵、工藝補(bǔ)貼等配合使用，使鑄件在較大的溫度梯度下，自遠(yuǎn)離冒口的末端區(qū)逐漸向著冒口方向?qū)崿F(xiàn)明顯的順序凝固。第第2929頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)傳統(tǒng)的鑄造工藝設(shè)計(jì)往往依賴已有的手冊(cè)及憑借技術(shù)人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。為確定合理的工藝方案，常常采用反復(fù)試澆、檢查分析的方法，確認(rèn)鑄造工藝無(wú)問(wèn)題后才批量生產(chǎn)。近年來(lái)鑄造過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)得到飛速發(fā)展，使得通過(guò)鑄造模擬來(lái)確定鑄造工藝成為可能。通過(guò)仿真模擬，可以不經(jīng)實(shí)際澆鑄即可確定鑄件中可能出現(xiàn)的缺陷位置，減少或

16、取消新產(chǎn)品的工藝實(shí)驗(yàn)，保證工藝的可靠性，縮短新產(chǎn)品的試制周期，降低生產(chǎn)成本。鑄造過(guò)程模擬是鑄件生產(chǎn)的一個(gè)必要環(huán)節(jié)，在國(guó)外，如果沒(méi)有計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，就拿不到訂單。我國(guó)模擬軟件應(yīng)用不普及。數(shù)值模擬技術(shù)數(shù)值模擬技術(shù)睜眼造型閉眼澆注第第3030頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)p 材質(zhì)：QT400-15Ap 毛 重：79t p 主要壁厚：200-400p熱節(jié)圓直徑：460l 厚重,冷卻速度緩慢l 球化級(jí)別l 鐵素體基體l UT檢測(cè)ProCAST優(yōu)化鑄造工藝實(shí)例第第3131頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)球數(shù)減少力學(xué)性能球徑粗大球化衰退石墨畸變縮孔縮松熔體處理鑄造工藝數(shù)值模擬加強(qiáng)孕育化學(xué)成分微量元素解決措施解決措施第第3232頁(yè)頁(yè)

17、百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)u 采用頂冒口，底注進(jìn)行澆注，保證鐵液充型平穩(wěn)快速；u 坭芯及外模做好出氣，保證出氣通暢；u 采用鑄鐵冷鐵增大冷卻速度；u 嚴(yán)格控制終鐵水成分及澆注溫度等。鑄造工藝方案根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理設(shè)置澆冒口與冷鐵，保證鑄件補(bǔ)縮通道暢通，縮短鑄件凝固時(shí)間。第第3333頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)16壓邊冒口頂部一圈大面積縮陷方案1第第3434頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)16180壓邊冒口16150頂冒口頂端收縮情況有所減小，但仍存在且中間部位可能形成縮孔方案2第第3535頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)方案316180壓邊冒口12360頂冒口頂端收縮得到有效抑制第第3636頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)方案412RND350發(fā)熱保溫

18、冒口工藝方案合理第第3737頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)化學(xué)成分化學(xué)成分 首先應(yīng)按球墨鑄鐵的牌號(hào)和各種性能要求來(lái)確定； 同時(shí)要考慮鑄件的形狀、尺寸、重量及冷卻速度； 結(jié)合具體的生產(chǎn)工藝條件（如是否進(jìn)行熱處理，鑄型種類，有無(wú)冒口鑄造，球化及脫硫工藝等）； 一般采用高碳、低硅、低錳、低硫磷（即一高全低），強(qiáng)化孕育。確定化學(xué)成分的一般原則確定化學(xué)成分的一般原則第第3838頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)（1）碳和硅 在球墨鑄鐵中，碳、硅含量的選擇主要是考慮保證球化、改善鑄造性能、消除鑄造缺陷。 碳當(dāng)量CE 球墨鑄鐵的碳當(dāng)量一般取在共晶或過(guò)共晶成分，提高碳當(dāng)量可以保證球化的需要，改善鑄造性能（使鐵液的流動(dòng)性好、形成縮孔、縮松

19、的傾向小）。 增加鑄態(tài)球墨鑄鐵中的鐵素體含量。 碳當(dāng)量過(guò)高則易產(chǎn)生石墨漂浮，使鑄件的性能降低。第第3939頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng) 碳量 一般按上述原則采取高碳低硅加強(qiáng)孕育即可。 碳高，析出的石墨個(gè)數(shù)增多，球徑小，圓球度好； 石墨化膨脹大， 在鑄型剛度較高的前提下， 可減輕或消除縮孔和縮松，得到致密鑄件。 碳量過(guò)高易產(chǎn)生石墨漂浮。 硅量 提高Si%，可使鑄態(tài)鐵素體量增加，珠光體量減少，過(guò)高則會(huì)使鑄件脆性增加。在滿足石墨化要求的前提下，盡量降低終硅量。 厚大件硅量應(yīng)低些，以防產(chǎn)生石墨漂?。?薄小件其硅量可高些，以防止產(chǎn)生大量的白口組織滲碳體； 由于球化和孕育處理時(shí)要帶入一定量的硅，所以要求原鐵液中的硅

20、量要低第第4040頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng) 錳是阻礙石墨化元素，可穩(wěn)定和細(xì)化P體。但錳在球墨鑄鐵中易產(chǎn)生偏析，降低鑄件的塑性和韌性。所以各種牌號(hào)的球墨鑄鐵希望含錳量低，特別是鑄態(tài)球墨鑄鐵件和厚大斷面球鐵件更是如此。 磷在球墨鑄鐵中極易發(fā)生偏析，在晶界上形成磷共晶組織，嚴(yán)重降低球墨鑄鐵的塑性和韌性。磷可提高硬度，改善耐磨性能，但也易使鑄件的縮孔、縮松及開(kāi)裂傾向增加。第第4141頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng) 硫在球墨鑄鐵中也是有害元素。硫高必然消耗較多的球化劑，嚴(yán)重影響球化效果，同時(shí)還易引起球化衰退、球化不良、縮孔和縮松以及皮下氣孔等鑄造缺陷的產(chǎn)生。 對(duì)于含硫量較高或有特殊要求的鑄件在球化處理之前應(yīng)采取必要的脫硫

21、措施，脫硫后原鐵液中含硫量降至0.02%以下。 鎂和稀土元素都是球化元素，同時(shí)又是脫硫、脫氧十分強(qiáng)烈的反石墨化元素。因此，鐵水中鎂量和稀土量不能過(guò)低，也不能過(guò)高。 若殘余量過(guò)低，易使球化不良，產(chǎn)生球化衰退。 過(guò)高雖能保證球化,但基體組織中易產(chǎn)生大量的滲碳體，而且伴隨許多鑄造缺陷(夾渣、皮下氣孔、縮松及白口等)產(chǎn)生，使石墨球形狀惡化，性能降低。第第4242頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)由于鐵液的化學(xué)成分要達(dá)到碳高，硅、錳、硫、磷全低的要求，因此對(duì)原材料的要求較高，特別是所用原生鐵質(zhì)量（硫、磷含量）對(duì)球墨鑄鐵質(zhì)量影響較大。廢鋼一般做為調(diào)整鐵液成分的爐料,選用碳素鋼,并嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量。GB/T 1412-

22、2005 球墨鑄鐵用生鐵原材料原材料德國(guó)規(guī)定球鐵用生鐵中微量元素總量T0.075%, Ti0.038%。中國(guó)規(guī)定球鐵用生鐵中微量元素總量T0.1%, Ti0.045%。第第4343頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)ZXB/T0001-2011 鑄造用高純生鐵第第4444頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)鐵水熔化升溫至1500進(jìn)行過(guò)熱精煉，但不能停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，一般不超過(guò)10分鐘。 在一定溫度范圍內(nèi)，提高鐵水的過(guò)熱溫度，延長(zhǎng)高溫靜置的時(shí)間，都會(huì)導(dǎo)致鑄鐵中的石墨基體組織的細(xì)化，使鑄鐵強(qiáng)度提高。進(jìn)一步提高過(guò)熱度，鑄鐵的成核能力下降，因而使石墨形態(tài)變差，甚至出現(xiàn)自由滲碳體，使強(qiáng)度反而下降。熔煉熔煉球鐵生產(chǎn)時(shí)要經(jīng)過(guò)球化、孕育處理，降溫幅

23、度較大，一般使鐵液降溫50100 C。一般要求有較高的出鐵溫度。爐前化學(xué)成分分析。第第4545頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)凡加入到鐵液中能使石墨結(jié)晶成球狀的物質(zhì)稱之為球化劑。目前國(guó)內(nèi)外常用的球化劑主要是鎂和稀土系列。球化劑球化劑JB/T 9228-1999 球墨鑄鐵用球化劑第第4646頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng) 鎂的吸收率和球化劑的加入量取決于鐵液的化學(xué)成分（主要是鐵液中的含硫量）、鑄件壁厚（冷卻速度）、鐵液溫度、所用球化劑的種類及球化處理方法等因素,其中最主要的因素是原鐵液中的含硫量。第第4747頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)沖入法p 處理方式和設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，在生產(chǎn)中有較大的靈活性。p Mg的吸收率低，球化處理時(shí)鎂

24、光大、煙塵多，勞動(dòng)條件較差，環(huán)境污染嚴(yán)重。球化處理方法球化劑孕育劑沖入法廢鋼屑 先將處理包預(yù)熱先將處理包預(yù)熱600 600 ( (暗紅色），再將破碎成一暗紅色），再將破碎成一定粒度的（定粒度的（1530mm1530mm）的球化劑裝入堤壩內(nèi)緊）的球化劑裝入堤壩內(nèi)緊實(shí)，上面覆蓋硅鐵，然后再覆蓋廢鋼屑、草木灰、實(shí)，上面覆蓋硅鐵，然后再覆蓋廢鋼屑、草木灰、等。球化劑加入量為等。球化劑加入量為1.3% 1.8%1.3% 1.8%。 出鐵液時(shí)不能正對(duì)球化劑，沖入出鐵液時(shí)不能正對(duì)球化劑，沖入2/31/22/31/2包鐵液包鐵液時(shí)即停止出鐵，讓鐵液充分沸騰反應(yīng)約時(shí)即停止出鐵，讓鐵液充分沸騰反應(yīng)約13min13

25、min鐘后扒渣，再補(bǔ)入其余的鐘后扒渣，再補(bǔ)入其余的1/31/21/31/2鐵液。處理完鐵液。處理完畢，加集渣劑經(jīng)攪拌、扒渣、爐前檢驗(yàn)合格后即畢，加集渣劑經(jīng)攪拌、扒渣、爐前檢驗(yàn)合格后即可澆注?？蓾沧ⅰ５诘?848頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)在沖入法鐵液包上附加一個(gè)帶有澆口盆的包蓋。球化反應(yīng)在液面和包蓋形成的壓力和相對(duì)缺氧的氣氛下進(jìn)行，減少鐵液的沸騰，降低鐵液熱量損失，減少球化時(shí)的閃光和煙塵，改善勞動(dòng)條件，減少環(huán)境污染，提高鎂的吸收率，降低球化成本。蓋包法第第4949頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)喂線法球化處理站喂線法球化效果穩(wěn)定，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低處理成本，減輕或消除對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)作業(yè)機(jī)械化，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。喂

26、線法 轉(zhuǎn)包法 密封流動(dòng)法 壓力加鎂法第第5050頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)u 消除球化過(guò)程所造成的白口傾向，獲得鑄態(tài)無(wú)自由滲碳體鑄件；u 增加石墨球數(shù)量，使石墨球徑變小，分布均勻，形狀圓整，提高球化等級(jí)；u 進(jìn)一步細(xì)化共晶團(tuán)，減少偏析，提高球墨鑄鐵的力學(xué)性能。 較強(qiáng)的孕育能力，并能維持盡可能長(zhǎng)的有效作用時(shí)間； 要求易被鐵液吸收，鐵液降溫少，不引起缺陷和其它副作用的產(chǎn)生； 來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，孕育處理操作簡(jiǎn)便。孕育劑及孕育處理工藝對(duì)孕育劑的要求孕育的作用 硅鐵合金作為孕育劑，它具有孕育效果好，來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，其最大缺硅鐵合金作為孕育劑，它具有孕育效果好，來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，其最大缺點(diǎn)是孕育效果的衰退

27、較快。點(diǎn)是孕育效果的衰退較快。 復(fù)合孕育劑，含復(fù)合孕育劑，含Ca Al Ba Sb BiCa Al Ba Sb Bi等等第第5151頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)孕育加入量的確定 加大孕育劑量可使石墨球更細(xì)、更圓整，力學(xué)性能顯著提高，其前提是原鐵液含硅量應(yīng)愈低愈好。否則總硅量過(guò)高，力學(xué)性能惡化。 孕育劑的加入量要根據(jù)鑄件的壁厚、性能要求、孕育劑類型、孕育處理方法及所需用的球化劑等來(lái)確定。為了防止帶入氣體和水分，孕育劑用前應(yīng)預(yù)熱。并將孕育劑破碎成一定的粒度。孕育處理工藝第第5252頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)孕育處理方法 多次孕育瞬時(shí)孕育（接近澆注為原則）在鐵液澆入鑄型前的瞬間進(jìn)行孕育，由于溫度起伏及濃度起伏，使進(jìn)入

28、型腔的鐵液都處于充分孕育狀態(tài)，完全避免了孕育衰退，孕育效果好?？墒骨蜩F的性能（鑄造性能、力學(xué)性能）、石墨球的圓整度及球數(shù)得到較大的改善。第第5353頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)經(jīng)球化和孕育處理后，進(jìn)行爐前檢驗(yàn)。取樣后在鐵液表面立刻覆蓋上草木灰，以減少鐵液與空氣的接觸。檢驗(yàn)合格后即迅速澆注，以避免球化和孕育的衰退。第第5454頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)第第5555頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)第第5656頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)球化不良球化衰退石墨漂浮縮孔縮松皮下氣孔夾渣球鐵常見(jiàn)的鑄造缺陷及防止措施第第5757頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng) 特征在銀白色的斷口上，分布有肉眼可見(jiàn)的黑點(diǎn)。且黑點(diǎn)多、直徑大，表明球化不良的程度比較嚴(yán)重。在觀察顯微組

29、織時(shí)，除了球狀石墨外，還存在大量的厚片狀石墨。由此造成力學(xué)性能達(dá)不到牌號(hào)所規(guī)定的指標(biāo)而使鑄件報(bào)廢。 產(chǎn)生的原因主要是因?yàn)樵F液中的含硫量過(guò)高或鐵液嚴(yán)重氧化； 球化元素殘留量不足（球化劑加入量不足，球化劑中的鎂含量不夠或發(fā)生嚴(yán)重偏析，鐵液溫度過(guò)高，處理時(shí)球化劑燒損量較大；或處理溫度低，球化劑粘結(jié)在包底等）； 鐵液中有干擾元素存在等 防止措施若爐前檢查球化不良后，應(yīng)及時(shí)向處理包內(nèi)補(bǔ)加適當(dāng)?shù)那蚧瘎?。球化不良球化處理未能達(dá)到球化等級(jí)要求。第第5858頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng) 特征 經(jīng)球化處理的同一包鐵液，先澆注的鑄件球化良好，而后澆注的球化不良；或爐前檢驗(yàn)的球化良好，但鑄件上出現(xiàn)球化不良。 說(shuō)明處理后的鐵液

30、，在停留一定時(shí)間后，球化效果會(huì)消失；而且當(dāng)原鐵液中含硫量愈高，殘留鎂量愈低，包內(nèi)鐵液量愈少時(shí)，其球化衰退現(xiàn)象就愈嚴(yán)重。 產(chǎn)生的原因 鐵液中的殘留鎂和稀土量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減少，當(dāng)減少到不足以保證球化時(shí)，石墨便由球狀過(guò)渡到團(tuán)片狀、厚片狀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)變成片狀。 扒渣不充分，鐵液覆蓋不好，鐵液的運(yùn)輸、攪拌、倒包過(guò)程中球化元素鎂聚集上浮逸出被氧化等。 防止措施 應(yīng)盡量降低原鐵液的硫、氧含量，適當(dāng)控制溫度，注意扒凈渣后加草木灰等覆蓋好鐵液表面,以隔離空氣。加快澆注速度，盡量減少倒包、運(yùn)輸及停留時(shí)間。最好選用具有抗衰退能力的長(zhǎng)效球化劑（如釔基重稀士鎂球化劑等），必要時(shí)可適當(dāng)增加球化劑的加入量，以防止衰退。

31、球化衰退澆注后期球化元素殘留量過(guò)低,而引起鑄件不合格。第第5959頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng) 特征 在鑄件最后凝固部位的上表面（如冒口處，厚壁鑄件上部），宏觀斷口呈連續(xù)均勻分布的一層密集的石墨黑斑。顯微鏡下觀察，石墨球密集成串，多呈開(kāi)花狀。 產(chǎn)生的原因 CE過(guò)高,而且隨CE增加而嚴(yán)重；鑄件壁厚，凝固緩慢，加劇石墨漂浮； 澆注溫度高，使鐵液在鑄型內(nèi)保持液態(tài)時(shí)間長(zhǎng)，促使石墨漂?。ㄍ话F液先澆的鑄件比后澆的石墨漂浮嚴(yán)重）；鐵液中稀土元素殘留量高，使共晶點(diǎn)左移，石墨易漂浮，而增加鎂的殘留量(使共晶點(diǎn)右移），可以減輕石墨漂浮。 防止措施 嚴(yán)格控制碳當(dāng)量，這是防止石墨漂浮的根本方法。 控制適當(dāng)?shù)臐沧囟取?在保

32、證球化的前提下，控制球化劑稀土的殘留量不宜過(guò)高。 加快鑄件的冷卻速度（如在厚壁處放置冷鐵），可以消除或輕石墨漂浮。 在大斷面鑄鐵生產(chǎn)時(shí)，可加少量反石墨化元素（如鉬等），以減輕石墨漂浮。 在配料時(shí)，含Si較低的生鐵與回爐料搭配使用，且適當(dāng)使用廢鋼。 采用電爐熔煉的鐵液比沖天爐熔煉的鐵液出現(xiàn)石墨漂浮的機(jī)會(huì)少。石墨漂浮第第6060頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng) 合金從液態(tài)冷卻至室溫的過(guò)程中，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象，稱合金的收縮性。合金的收縮給液態(tài)成形工藝帶來(lái)許多困難，會(huì)造成許多鑄造缺陷。鑄鑄件件溫溫度度降降低低 澆注溫度澆注溫度室溫室溫凝固終止溫度凝固終止溫度凝固開(kāi)始溫度凝固開(kāi)始溫度 液態(tài)收縮液態(tài)收縮 凝固收縮

33、凝固收縮 固態(tài)收縮固態(tài)收縮體體積積收收縮縮線收縮線收縮液態(tài)收縮與凝固收縮主要表現(xiàn)為體積的縮減，產(chǎn)生縮孔、縮松固態(tài)收縮導(dǎo)致尺寸減小，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和出現(xiàn)裂紋。縮孔與縮松第第6161頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)液態(tài)合金在冷凝過(guò)程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的體積得不到補(bǔ)充，則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞 。大而集中的稱為縮孔，細(xì)小而分散的稱為縮松。縮孔、縮松減小鑄件有效承載面積，使鑄件力學(xué)性能、氣密性大大降低，以致成為廢品。純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的合金,澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的逐層凝固。在凝固過(guò)程中，如得不到合金液的補(bǔ)充，在鑄件最后凝固的地方就會(huì)產(chǎn)生縮孔。特征：集中性，位于上部，呈倒錐形，內(nèi)

34、表面粗糙。第第6262頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)當(dāng)合金的結(jié)晶溫度范圍很寬或鑄件斷面溫度梯度較小時(shí)，凝固過(guò)程中有較寬的糊狀凝固兩相并存的區(qū)域。隨著樹(shù)枝晶長(zhǎng)大，該區(qū)域被分割成許多孤立的小熔池，各部分熔池內(nèi)剩余液態(tài)合金的收縮得不到補(bǔ)充，最后形成了形狀不一的分散性孔洞即縮松。另外，縮松還可能由凝固時(shí)被截留在鑄件內(nèi)的氣體無(wú)法排除所致。特征：分散性，為細(xì)小縮孔，位于鑄件壁的軸線區(qū)域、熱節(jié)處、冒口根部和內(nèi)澆、熱節(jié)處、冒口根部和內(nèi)澆口附近，也常分布在集中縮孔的下方?？诟浇?，也常分布在集中縮孔的下方。第第6363頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)縮孔易出現(xiàn)的部位第第6464頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng)尋找熱節(jié)的方法等溫線法內(nèi)切圓法磨盤 79t

35、142t第第6565頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng) 特征易出現(xiàn)在鑄件最后凝固處。集中性縮孔多產(chǎn)生在鑄件的熱節(jié)處，使鑄件的力學(xué)性能降低，耐壓零件易發(fā)生滲漏而引起報(bào)廢。 產(chǎn)生的原因主要是由于球墨鑄鐵呈“糊狀凝固”，澆注后長(zhǎng)時(shí)間不能形成堅(jiān)固的外殼，再加上石墨化膨脹力大，特別是鑄型剛度小時(shí)，鑄件外型脹大，加上內(nèi)部的液態(tài)和凝固收縮；碳當(dāng)量偏低，化學(xué)成分不合格；鑄造工藝不當(dāng)?shù)?。第?666頁(yè)頁(yè) 百鑄網(wǎng)百鑄網(wǎng) 防止措施 嚴(yán)格控制鐵液的化學(xué)成分； 提高碳當(dāng)量，有利于石墨化，鐵液流動(dòng)性好，可減少縮孔和縮松；磷是增大縮松的元素,當(dāng)含磷高時(shí)，組織中磷共晶增多，鑄件已凝固的外殼變?nèi)酰箍s前膨脹增大，縮松增大。 嚴(yán)格控制鐵液中球化元素（鎂和稀土）的殘留量，可以減小縮孔、縮松的形成（因球化元素都是增大白口傾向，加大收縮的因素）