球鐵的案例
鑄造手冊：鐵素體球鐵和球光體球鐵生產(chǎn)細(xì)節(jié)分析
球墨鑄鐵問世至今已有52年，其發(fā)展迅速之快令人驚訝，即使在經(jīng)濟(jì)不景氣的情況下，球鐵仍然有所發(fā)展，有人稱球墨鑄鐵為不適當(dāng)退卻中的勝利者，指出：球墨鑄鐵由于其高強(qiáng)度、高韌性和低價(jià)格，所以在材料市場上仍占有重要的地位，盡管幾年來鋼鐵鑄造總產(chǎn)量有所下降，但球鐵產(chǎn)量并未下降，奧——貝球鐵的出現(xiàn)增強(qiáng)了球鐵的競爭地位。
1． 球鐵的生產(chǎn)和研究現(xiàn)狀
1. 1常規(guī)球鐵
目前常規(guī)球鐵——即以鐵素體和珠光體為基體的球鐵仍占球鐵產(chǎn)量中的絕大部分比例，因此注意提高常規(guī)球鐵的性能和質(zhì)量，在保持球鐵的競爭地位中起了重要的作用。
1．1． 1對影響球鐵質(zhì)量的因素加強(qiáng)控制
球鐵的組織與性能取決于鑄鐵的成份和結(jié)晶條件以及所用球化劑的質(zhì)量，研究認(rèn)為為了確保球鐵的機(jī)械性能，必須針對鑄件具體壁厚、澆注溫度、所用球化劑、球化處理工藝、冷卻參數(shù)的優(yōu)化以及有效的排渣措施進(jìn)行嚴(yán)格控制，而適當(dāng)?shù)慕档吞籍?dāng)量，合金化和熱處理是改善球鐵的有效措施。
1．1．2有效控制鐵素體球鐵和球光體球鐵的生產(chǎn)
控制球鐵基體的主要因素有鑄鐵的成份、所用球化劑、孕育劑的類型，加入方法以及冷卻條件等。
鑄態(tài)鐵素體球鐵的成份控制
微過共晶成份，其中碳稍高，但不出現(xiàn)石墨漂浮，含硅稍低，孕育劑硅量應(yīng)少于3%，錳越低越好，應(yīng)使Mn<0.04%，硫、磷應(yīng)低，使S≤0.02%、 P≤0.02％，這是因?yàn)楣杩筛纳?em>球鐵組織和相應(yīng)的塑性，Si=3.0～3.5%可得到全部鐵素體組織。
展開 QT450-10鑄態(tài)球鐵，球化級別為1～4級的機(jī)械性能研究
具有不同球化級別(石墨形態(tài))的QT450-10鑄態(tài)球鐵的機(jī)械性能可用圖8來表示。
圖8 QT450-10鑄態(tài)球鐵的球化級別——機(jī)械性能曲線
結(jié) 論
(1) 不同金相組織的QT450-10鑄態(tài)球鐵所對應(yīng)的機(jī)械性能也不同。其中對球鐵機(jī)械性能影響最大的因素是其石墨的球化級別，如果QT450-10鑄態(tài)球鐵的基體組織在珠光體含量＜30%，磷共晶含量＜1%的范圍內(nèi)，基體組織的變化對球鐵的機(jī)械性能影響不大。
(2) QT450-10鑄態(tài)球鐵在基體組織為珠光體含量＜30%，磷共晶＜1%，石墨大小在3級以內(nèi)的條件下，當(dāng)其石墨球化級別為1～4級時(shí)，球鐵的機(jī)械性能合格，滿足σb≥450 MPa，δ5≥10%，aK≥30 J/cm2，HB為160～200的要求，球化級別越高，機(jī)械性能越好。
(3) 當(dāng)QT450-10鑄態(tài)球鐵的石墨主要呈厚片狀時(shí)其機(jī)械性能比較復(fù)雜，如果厚片狀石墨呈完全分散分布即石墨球化級別為5級，球鐵的機(jī)械性能接近要求。對于靜態(tài)零部件如電機(jī)機(jī)殼等在本體取樣分析確定石墨呈完全分散分布的前提下可考慮使用。如果厚片狀石墨70%以上呈分散分布，球鐵的機(jī)械性能略有下降。當(dāng)厚片狀石墨呈混合分布和聚集分布，球鐵的機(jī)械性能很差。一般情況下，對于動態(tài)零件，當(dāng)球鐵的石墨以厚片狀為主時(shí)，都應(yīng)判為廢品。
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展開 球鐵成本低性能佳，分享預(yù)防縮松、夾渣、石墨漂浮等球鐵鑄件缺陷的方法
球鐵是近40年來我國發(fā)展起來的重要鑄造金屬材料。由于球狀石墨造成的應(yīng)力集中小，對基體的割裂作用也較小，故球鐵的抗拉強(qiáng)度，塑性和韌性均高于其他鑄鐵。與相應(yīng)組織的鋼相比，塑性低于鋼，疲勞強(qiáng)度接近一般中碳鋼，屈強(qiáng)比可達(dá)0 7～0 8，幾乎是一般碳鋼的2倍，而成本比鋼低，因此其應(yīng)用日趨廣泛。
當(dāng)然，球鐵也不是十全十美的，它除了會產(chǎn)生一般的鑄造缺陷外，還會產(chǎn)生一些特有的缺陷，如縮松、夾渣、皮下氣孔、球化不良及衰退等。這些缺陷影響鑄件性能，使鑄件廢品率增高。為了防止這些缺陷的發(fā)生，有必要對其進(jìn)行分析并且精密鑄造，總結(jié)出各種影響因素，提出防止措施，才能有效降低缺陷的產(chǎn)生，提高鑄件的力學(xué)性能及生產(chǎn)效益。本文將討論球鐵件的主要常見缺陷:縮孔、縮松、夾渣、皮下氣孔、石墨漂浮、球化不良及球化衰退。
1 縮孔縮松
1.1影響因素
(1)碳當(dāng)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(dāng)量還可提高球鐵的流動性，有利于補(bǔ)縮。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的經(jīng)驗(yàn)公式為Ｃ%+1/7Ｓｉ%>3 9%。但提高碳當(dāng)量時(shí)，不應(yīng)使鑄件產(chǎn)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(kuò)大，同時(shí)低熔點(diǎn)磷共晶在最后凝固時(shí)得不到補(bǔ)給，以及使鑄件外殼變?nèi)酰虼擞性龃罂s孔、縮松產(chǎn)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(gè)強(qiáng)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(dāng)它們的含量較高時(shí)，亦會增加縮孔、縮松傾向。
(4)壁厚：當(dāng)鑄件表面形成硬殼以后，內(nèi)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(bǔ)縮，使產(chǎn)生縮孔縮松傾向增大。
展開 球鐵鑄件常見缺陷的解決方法匯總，針對縮孔、縮松、夾渣、皮下氣孔、石墨漂浮、球化不良及球化衰退
球鐵是近40年來我國發(fā)展起來的重要鑄造金屬材料。由于球狀石墨造成的應(yīng)力集中小，對基體的割裂作用也較小，故球鐵的抗拉強(qiáng)度，塑性和韌性均高于其他鑄鐵。與相應(yīng)組織的鋼相比，塑性低于鋼，疲勞強(qiáng)度接近一般中碳鋼，屈強(qiáng)比可達(dá)0 7～0 8，幾乎是一般碳鋼的2倍，而成本比鋼低，因此其應(yīng)用日趨廣泛。
當(dāng)然，球鐵也不是十全十美的，它除了會產(chǎn)生一般的鑄造缺陷外，還會產(chǎn)生一些特有的缺陷，如縮松、夾渣、皮下氣孔、球化不良及衰退等。這些缺陷影響鑄件性能，使鑄件廢品率增高。為了防止這些缺陷的發(fā)生，有必要對其進(jìn)行分析并且精密鑄造，總結(jié)出各種影響因素，提出防止措施，才能有效降低缺陷的產(chǎn)生，提高鑄件的力學(xué)性能及生產(chǎn)效益。本文將討論球鐵件的主要常見缺陷:縮孔、縮松、夾渣、皮下氣孔、石墨漂浮、球化不良及球化衰退。
1 縮孔縮松
1.1影響因素
(1)碳當(dāng)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(dāng)量還可提高球鐵的流動性，有利于補(bǔ)縮。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的經(jīng)驗(yàn)公式為Ｃ%+1/7Ｓｉ%>3 9%。但提高碳當(dāng)量時(shí)，不應(yīng)使鑄件產(chǎn)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(kuò)大，同時(shí)低熔點(diǎn)磷共晶在最后凝固時(shí)得不到補(bǔ)給，以及使鑄件外殼變?nèi)酰虼擞性龃罂s孔、縮松產(chǎn)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(gè)強(qiáng)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(dāng)它們的含量較高時(shí)，亦會增加縮孔、縮松傾向。
(4)壁厚：當(dāng)鑄件表面形成硬殼以后，內(nèi)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。
展開 
鑄造廢鋼加增碳劑熔煉球鐵的技術(shù)研究
只要經(jīng)熱分析儀測報(bào)含碳量不超上限，出爐前在爐內(nèi)液面（也稱作預(yù)處理或預(yù)孕育）、在球化包底、以及球化反應(yīng)結(jié)束扒渣后，在球鐵液面，酌情適量加放一些細(xì)顆粒（0.5―1.0mm）的增碳劑。盡管這樣作增碳劑的吸收率較低，但是確能生產(chǎn)大量的“外來晶核”，促進(jìn)石墨化，有利于石墨的生成。
球化溫度的控制。球化溫度是根據(jù)鑄件的大小、鑄件壁的厚薄以及材質(zhì)的不同而靈活掌握的。而且各單位又有各自的習(xí)慣作法。如山東臨沭興華機(jī)械廠用十噸包處理球鐵，當(dāng)包底有一定的鐵水后，為降低下部鐵液溫度，延緩球化劑的起爆時(shí)間，減少反映沸騰，順包邊加放“熱鐵塊”，也便于降溫澆注大型鑄件，效果很好。濮陽一家鑄造廠，用廢鋼生產(chǎn)球鐵，出爐溫度1550℃，當(dāng)包內(nèi)鐵液達(dá)到3/4時(shí)，停止倒鐵水，讓球化包內(nèi)進(jìn)行球化反映，在包內(nèi)作球化反映時(shí)，爐內(nèi)剩余1/4的鐵水繼續(xù)升溫，包內(nèi)反映結(jié)束并清理浮渣，加孕育劑后再出爐內(nèi)剩余1/4的鐵液，這時(shí)爐內(nèi)鐵液溫度已是1570℃，用這種方法作球化處理，生產(chǎn)出的鑄件內(nèi)在質(zhì)量好，無氣孔等鑄造缺陷。我們在出爐之前的熔化過程中，要經(jīng)歷一個(gè)先高溫后低溫的過程，先高溫便于消除鐵液中的“遺傳性”和促進(jìn)增碳劑的吸收，后適當(dāng)?shù)蜏乇阌诰Ш说膹?fù)生和球化處理。我們在生產(chǎn)實(shí)踐中，原來的球化處理溫度控制在1560-1570℃（用光學(xué)測溫儀），生產(chǎn)出鑄件的硬度偏高，其硬度常在200HBW左右徘徊，時(shí)而硬度還有超標(biāo)現(xiàn)象而影響產(chǎn)品質(zhì)量。下半年，逐漸降低球化處理溫度，現(xiàn)在出爐溫度控制在1520℃±10℃左右。
三、產(chǎn)品質(zhì)量
產(chǎn)品為QT450-10輪轂，造型采用鐵模覆砂工藝，球鐵的球化級別1-3級，石墨大小6-7級，石墨球密而分布均勻，硬度HB170-190，硬度很少有超過HB200的。
展開 球鐵無冒口工藝的鐵液成份、澆注溫度、冷鐵工藝、鑄型強(qiáng)度、孕育處理、鐵液過濾和鑄件模數(shù)參數(shù)分析
由球墨鑄鐵的凝固特點(diǎn)認(rèn)為球鐵件易于出現(xiàn)縮孔縮松缺陷，因而其實(shí)現(xiàn)無冒口鑄造較為困難。闡述了實(shí)現(xiàn)球鐵件無冒口鑄造工藝所應(yīng)具備的鐵液成份、澆注溫度、冷鐵工藝、鑄型強(qiáng)度和剛度、孕育處理、鐵液過濾和鑄件模數(shù)等條件，用大模數(shù)鑄件和小模數(shù)鑄件鑄造工藝實(shí)例佐證了自己的觀點(diǎn)。
1、球墨鑄鐵的凝固特點(diǎn)
球墨鑄鐵與灰鑄鐵的凝固方式不同是由球墨與片墨生長方式不同而造成的。
在亞共晶灰鐵中石墨在初生奧氏體的邊緣開始析出后，石墨片的兩側(cè)處在奧氏體的包圍下從奧氏體中吸收石墨而變厚，石墨片的先端在液體中吸收石墨而生長。
在球墨鑄鐵中，由于石墨呈球狀，石墨球析出后就開始向周圍吸收石墨，周圍的液體因?yàn)閣（C）量降低而變?yōu)楣虘B(tài)的奧氏體并且將石墨球包圍；由于石墨球處在奧氏體的包圍中，從奧氏體中只能吸收的碳較為有限，而液體中的碳通過固體向石墨球擴(kuò)散的速度很慢，被奧氏體包圍又限制了它的長大；所以，即使球墨鑄鐵的碳當(dāng)量比灰鑄鐵高很多，球鐵的石墨化卻比較困難，因而也就沒有足夠的石墨化膨脹來抵消凝固收縮；因此，球墨鑄鐵容易產(chǎn)生縮孔。
另外，包裹石墨球的奧氏體層厚度一般是石墨球徑的1.4倍，也就是說石墨球越大奧氏體層越厚，液體中的碳通過奧氏體轉(zhuǎn)移至石墨球的難度也越大。
低硅球墨鑄鐵容易產(chǎn)生白口的根本原因也在于球墨鑄鐵的凝固方式。如上所述，由于球墨鑄鐵石墨化困難，沒有足夠的由石墨化產(chǎn)生的結(jié)晶潛熱向鑄型內(nèi)釋放而增大了過冷度，石墨來不及析出就形成了滲碳體。此外，球墨鑄鐵孕育衰退快，也是極易發(fā)生過冷的因素之一。
展開 球鐵無冒口工藝的鐵液成份、澆注溫度、冷鐵工藝、鑄型強(qiáng)度、孕育處理、鐵液過濾和鑄件模數(shù)參數(shù)分析
由球墨鑄鐵的凝固特點(diǎn)認(rèn)為球鐵件易于出現(xiàn)縮孔縮松缺陷，因而其實(shí)現(xiàn)無冒口鑄造較為困難。闡述了實(shí)現(xiàn)球鐵件無冒口鑄造工藝所應(yīng)具備的鐵液成份、澆注溫度、冷鐵工藝、鑄型強(qiáng)度和剛度、孕育處理、鐵液過濾和鑄件模數(shù)等條件，用大模數(shù)鑄件和小模數(shù)鑄件鑄造工藝實(shí)例佐證了自己的觀點(diǎn)。
1、球墨鑄鐵的凝固特點(diǎn)
球墨鑄鐵與灰鑄鐵的凝固方式不同是由球墨與片墨生長方式不同而造成的。
在亞共晶灰鐵中石墨在初生奧氏體的邊緣開始析出后，石墨片的兩側(cè)處在奧氏體的包圍下從奧氏體中吸收石墨而變厚，石墨片的先端在液體中吸收石墨而生長。
在球墨鑄鐵中，由于石墨呈球狀，石墨球析出后就開始向周圍吸收石墨，周圍的液體因?yàn)閣（C）量降低而變?yōu)楣虘B(tài)的奧氏體并且將石墨球包圍；由于石墨球處在奧氏體的包圍中，從奧氏體中只能吸收的碳較為有限，而液體中的碳通過固體向石墨球擴(kuò)散的速度很慢，被奧氏體包圍又限制了它的長大；所以，即使球墨鑄鐵的碳當(dāng)量比灰鑄鐵高很多，球鐵的石墨化卻比較困難，因而也就沒有足夠的石墨化膨脹來抵消凝固收縮；因此，球墨鑄鐵容易產(chǎn)生縮孔。
另外，包裹石墨球的奧氏體層厚度一般是石墨球徑的1.4倍，也就是說石墨球越大奧氏體層越厚，液體中的碳通過奧氏體轉(zhuǎn)移至石墨球的難度也越大。
低硅球墨鑄鐵容易產(chǎn)生白口的根本原因也在于球墨鑄鐵的凝固方式。如上所述，由于球墨鑄鐵石墨化困難，沒有足夠的由石墨化產(chǎn)生的結(jié)晶潛熱向鑄型內(nèi)釋放而增大了過冷度，石墨來不及析出就形成了滲碳體。此外，球墨鑄鐵孕育衰退快，也是極易發(fā)生過冷的因素之一。
展開 球鐵縮孔縮松、夾渣、石墨漂浮3大常見缺陷如何解決？
球鐵是近40年來我國發(fā)展起來的重要鑄造金屬材料。由于球狀石墨造成的應(yīng)力集中小，對基體的割裂作用也較小，故球鐵的抗拉強(qiáng)度，塑性和韌性均高于其他鑄鐵。與相應(yīng)組織的鋼相比，塑性低于鋼，疲勞強(qiáng)度接近一般中碳鋼，屈強(qiáng)比可達(dá)0 7～0 8，幾乎是一般碳鋼的2倍，而成本比鋼低，因此其應(yīng)用日趨廣泛。
當(dāng)然，球鐵也不是十全十美的，它除了會產(chǎn)生一般的鑄造缺陷外，還會產(chǎn)生一些特有的缺陷，如縮松、夾渣、皮下氣孔、球化不良及衰退等。這些缺陷影響鑄件性能，使鑄件廢品率增高。為了防止這些缺陷的發(fā)生，有必要對其進(jìn)行分析并且精密鑄造，總結(jié)出各種影響因素，提出防止措施，才能有效降低缺陷的產(chǎn)生，提高鑄件的力學(xué)性能及生產(chǎn)效益。本文將討論球鐵件的主要常見缺陷:縮孔、縮松、夾渣、皮下氣孔、石墨漂浮、球化不良及球化衰退。
1 縮孔縮松
1.1影響因素
(1)碳當(dāng)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(dāng)量還可提高球鐵的流動性，有利于補(bǔ)縮。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的經(jīng)驗(yàn)公式為Ｃ%+1/7Ｓｉ%>3 9%。但提高碳當(dāng)量時(shí)，不應(yīng)使鑄件產(chǎn)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(kuò)大，同時(shí)低熔點(diǎn)磷共晶在最后凝固時(shí)得不到補(bǔ)給，以及使鑄件外殼變?nèi)酰虼擞性龃罂s孔、縮松產(chǎn)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(gè)強(qiáng)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(dāng)它們的含量較高時(shí)，亦會增加縮孔、縮松傾向。
(4)壁厚：當(dāng)鑄件表面形成硬殼以后，內(nèi)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。
展開 球鐵高性能低成本，但縮孔縮松、夾渣、石墨漂浮三大常見缺陷該如何解決？
球鐵是近40年來我國發(fā)展起來的重要鑄造金屬材料。由于球狀石墨造成的應(yīng)力集中小，對基體的割裂作用也較小，故球鐵的抗拉強(qiáng)度，塑性和韌性均高于其他鑄鐵。與相應(yīng)組織的鋼相比，塑性低于鋼，疲勞強(qiáng)度接近一般中碳鋼，屈強(qiáng)比可達(dá)0 7～0 8，幾乎是一般碳鋼的2倍，而成本比鋼低，因此其應(yīng)用日趨廣泛。
當(dāng)然，球鐵也不是十全十美的，它除了會產(chǎn)生一般的鑄造缺陷外，還會產(chǎn)生一些特有的缺陷，如縮松、夾渣、皮下氣孔、球化不良及衰退等。這些缺陷影響鑄件性能，使鑄件廢品率增高。為了防止這些缺陷的發(fā)生，有必要對其進(jìn)行分析并且精密鑄造，總結(jié)出各種影響因素，提出防止措施，才能有效降低缺陷的產(chǎn)生，提高鑄件的力學(xué)性能及生產(chǎn)效益。本文將討論球鐵件的主要常見缺陷:縮孔、縮松、夾渣、皮下氣孔、石墨漂浮、球化不良及球化衰退。
1 縮孔縮松
1.1影響因素
(1)碳當(dāng)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(dāng)量還可提高球鐵的流動性，有利于補(bǔ)縮。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的經(jīng)驗(yàn)公式為Ｃ%+1/7Ｓｉ%>3 9%。但提高碳當(dāng)量時(shí)，不應(yīng)使鑄件產(chǎn)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(kuò)大，同時(shí)低熔點(diǎn)磷共晶在最后凝固時(shí)得不到補(bǔ)給，以及使鑄件外殼變?nèi)酰虼擞性龃罂s孔、縮松產(chǎn)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(gè)強(qiáng)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(dāng)它們的含量較高時(shí)，亦會增加縮孔、縮松傾向。
(4)壁厚：當(dāng)鑄件表面形成硬殼以后，內(nèi)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。
展開 球鐵高性能低成本，但縮孔縮松、夾渣、石墨漂浮三大常見缺陷該如何解決？
球鐵是近40年來我國發(fā)展起來的重要鑄造金屬材料。
由于球狀石墨造成的應(yīng)力集中小，對基體的割裂作用也較小，故球鐵的抗拉強(qiáng)度，塑性和韌性均高于其他鑄鐵。
與相應(yīng)組織的鋼相比，塑性低于鋼，疲勞強(qiáng)度接近一般中碳鋼，屈強(qiáng)比可達(dá)0 7～0 8，幾乎是一般碳鋼的2倍，而成本比鋼低，因此其應(yīng)用日趨廣泛。
當(dāng)然，球鐵也不是十全十美的，它除了會產(chǎn)生一般的鑄造缺陷外，還會產(chǎn)生一些特有的缺陷，如縮松、夾渣、皮下氣孔、球化不良及衰退等。這些缺陷影響鑄件性能，使鑄件廢品率增高。為了防止這些缺陷的發(fā)生，有必要對其進(jìn)行分析并且精密鑄造，總結(jié)出各種影響因素，提出防止措施，才能有效降低缺陷的產(chǎn)生，提高鑄件的力學(xué)性能及生產(chǎn)效益。本文將討論球鐵件的主要常見缺陷:縮孔、縮松、夾渣、皮下氣孔、石墨漂浮、球化不良及球化衰退。
1 縮孔縮松
1.1影響因素
(1)碳當(dāng)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(dāng)量還可提高球鐵的流動性，有利于補(bǔ)縮。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的經(jīng)驗(yàn)公式為Ｃ%+1/7Ｓｉ%>3 9%。但提高碳當(dāng)量時(shí)，不應(yīng)使鑄件產(chǎn)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(kuò)大，同時(shí)低熔點(diǎn)磷共晶在最后凝固時(shí)得不到補(bǔ)給，以及使鑄件外殼變?nèi)酰虼擞性龃罂s孔、縮松產(chǎn)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(gè)強(qiáng)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(dāng)它們的含量較高時(shí)，亦會增加縮孔、縮松傾向。
展開 球鐵.灰鐵.型砂的熱物性參
求球鐵.灰鐵.型砂的熱物性參數(shù),鑄件/鑄型/冷鐵界面界面熱交換系數(shù).謝謝!
德國考察記錄，盤點(diǎn)球墨鑄鐵的熔煉和處理技術(shù)獨(dú)特處
1977年德國所產(chǎn)球鐵的64%是由感應(yīng)電爐熔煉的，15%由熱風(fēng)沖天爐、2.3%由冷風(fēng)沖天爐熔煉，其余直接用高爐和其他熔爐的鐵水處理。
德國球鐵原鐵水的出滬溫度一般在1520℃以上。所以雙聯(lián)熔化法在球鐵生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，主要用于調(diào)整沖天爐和高護(hù)鐵水的化學(xué)成分及溫度。
據(jù)筆者在德國考察，即使有直讀光譜儀監(jiān)測，冷風(fēng)沖天爐熔煉的球鐵質(zhì)量波動也很大，因而沖天爐熔制球鐵正逐漸被電爐取代。德國生產(chǎn)的大型球鐵件都是采用電爐熔煉，例如THYSSEN公司FWH鑄造廠就裝有一臺65t,兩臺35t和一臺8t工頻爐，生產(chǎn)過l80t重的鑄件。
一、球鐵專用生鐵
GGG-40鑄態(tài)球鐵約占德國球鐵總產(chǎn)量的70%。為保證鑄態(tài)達(dá)到要求性能，僅把含錳量低作為質(zhì)量標(biāo)志已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，更重要的是要求千擾球化元素和穩(wěn)定珠光體元素的含量低而且穩(wěn)定。德國高爐生產(chǎn)的球鐵專用生鐵的成分見表1，其微量元素及其含量不大于以下數(shù)量。
生產(chǎn)厚大斷面球鐵要特別住意爐料中千擾球化元素Ti, Pb, Sb, Bi,促進(jìn)碳化物元素B, V, Cr和穩(wěn)定珠光體元素Mn, Gu, Sn的含量。
德國在爐料配比中，生鐵所占比例已從1960年的32%下降到1987年的16%，相反廢鋼由18%上升到39%。
二、化學(xué)成分選擇
表2近似給出了球鐵原鐵水的化學(xué)成分，括號中的數(shù)字是可能使用的合金元素含量。
德國球鐵的碳當(dāng)量一般為4.2~4.3%。當(dāng)鑄件模數(shù)〔M）較小時(shí)，鑄態(tài)無碳化物存在所需碳當(dāng)量的最小值可按此經(jīng)驗(yàn)公式確定:
為了降低所需的過熱溫度，減小鐵水收縮傾向，在相同碳當(dāng)量情況下，應(yīng)采用盡可能高的碳和低的硅。
展開 實(shí)例分析：熔煉合成鑄鐵石墨增碳劑如何顯著提高鑄企效益？
5 晶體石墨增碳劑的新用途
在生產(chǎn)高韌性風(fēng)電球鐵鑄件、奧貝球鐵鑄件及大型復(fù)雜球鐵柴油機(jī)缸體、缸蓋過程中，經(jīng)常遇到球化分級比2級低又比3級高，石墨球不圓整，石墨球直徑達(dá)不到6級以上，EPC生產(chǎn)灰鑄鐵重卡變速機(jī)箱體出現(xiàn)了D型石墨等，采取了常規(guī)的工藝措施都難以解決問題，在生產(chǎn)原來配料、熔化、球化、孕育工藝不進(jìn)行大的改變情況下，出鐵時(shí)按1.5-2.0Kg/t鐵液包中沖入0.5~1.0mm的晶體增碳劑（覆蓋在球化劑上），這些問題就得到解決。換句話可以理解運(yùn)用特定晶體增碳劑會對提高高韌性球鐵風(fēng)電鑄件、奧貝球鐵鑄件、及大型復(fù)雜球鐵柴油機(jī)缸體、缸蓋的球化率、改善石墨球圓整度，減小石墨球直徑起到有益的作用，EPC生產(chǎn)重卡變速機(jī)灰鑄鐵箱體對消除D型石墨有明顯的效果。
6 使用晶體石墨增碳劑注意的事項(xiàng)
配料增碳，增碳劑隨爐料加入電爐下部（5~15mm顆粒），碳收得率一般為95%；鐵液、鋼液補(bǔ)碳，先打凈鋼液表面的渣子加入（0.5~2.5 mm），碳收得率一般為92%。
加增碳劑熔煉灰鑄鐵、球鐵中不要頻繁加入覆蓋劑，不要頻繁打渣，以免增碳劑沒有溶解完與覆蓋劑混合，與渣子從爐中打出。
第一次使用注意需要通過2-3爐試驗(yàn)，以確定增碳劑的碳收得率。
石墨增碳劑當(dāng)做提高球化率、改善石墨球圓整度，減小石墨球直徑、消除D型石墨、細(xì)化晶粒的作用時(shí)，粒度一定要細(xì)，本身要干燥，不注意的話容易引起球鐵的夾雜及氣孔缺陷。
展開 球墨鑄鐵經(jīng)驗(yàn)匯總：化學(xué)成分最佳控制值，球化處理要點(diǎn)
2.2 回爐鐵 回爐鐵用生產(chǎn)的球鐵澆冒口和廢品鑄件，杜絕使用市場收購的廢舊鑄鐵件。
2.3 廢鋼 廢鋼主要是用來調(diào)整碳量，或是用于廢鋼增碳生產(chǎn)球鐵的主要原材料，應(yīng)是成分明確的無銹碳素鋼，杜絕使用合金鋼或來歷不明的廢鋼。
2.4 球化劑、孕育劑 球化劑要求成分穩(wěn)定、均勻。它的選用應(yīng)根據(jù)熔煉設(shè)備、鐵液的含硫量、鐵水出爐溫度的不同而定。使用沖天爐生產(chǎn)時(shí)，因鐵水溫度相應(yīng)較低，硫量較高，鐵液純凈度較差，因此，要選用含稀土、鎂含量較高的球化劑，通常選用Mg7-9%，Re5%或7%的球化劑；而電爐生產(chǎn)時(shí)，由于鐵水溫度達(dá)到要求，鐵水冶金質(zhì)量好，純凈度高，應(yīng)選用稀土、鎂含量較低的球化劑一般選用含Mg6-8%，Re2-4%的球劑，薄小件選用Mg5-7%，Rel-3%的球化劑。 孕育劑是球鐵生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要鐵合金材料，球化處理后加入孕育劑不僅能消除滲碳體，而且還可以提高球化率、細(xì)化石墨球，使之圓整、分布均勻。實(shí)踐證明，孕育效果和孕育劑的成分有很大關(guān)系。目前，國內(nèi)應(yīng)用最多的是75硅鐵，有些單位采用含有鋇、鍶、鈣、鋁、鉍等元素組成的長效復(fù)合孕育劑，如硅鋇、硅鍶、硅鈣等。
3、爐前控制
3.1 化學(xué)成分的選擇 眾所周知，球鐵的組織和性能與化學(xué)成分組成有著密切的關(guān)系。所謂球鐵的成分設(shè)計(jì)主要就是碳和硅，其他如錳、磷、硫是靠原材料加以控制。
3.1.1 碳、硅 生產(chǎn)鑄態(tài)鐵素體球鐵是采用高碳、低硅，大孕育量的方法。碳、硅元素對球鐵性能有較大影響。通常是以碳當(dāng)量來綜合考慮。碳當(dāng)量的選擇主要著眼于改善鑄造性能、消除鑄造缺陷，獲得健全鑄件和高的機(jī)械性能。我公司鑄態(tài)鐵素體球鐵要求鐵素體基體組織含量大于80%，且不允許有滲碳體存在。
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2.2 回爐鐵 回爐鐵用生產(chǎn)的球鐵澆冒口和廢品鑄件，杜絕使用市場收購的廢舊鑄鐵件。
2.3 廢鋼 廢鋼主要是用來調(diào)整碳量，或是用于廢鋼增碳生產(chǎn)球鐵的主要原材料，應(yīng)是成分明確的無銹碳素鋼，杜絕使用合金鋼或來歷不明的廢鋼。
2.4 球化劑、孕育劑 球化劑要求成分穩(wěn)定、均勻。它的選用應(yīng)根據(jù)熔煉設(shè)備、鐵液的含硫量、鐵水出爐溫度的不同而定。使用沖天爐生產(chǎn)時(shí)，因鐵水溫度相應(yīng)較低，硫量較高，鐵液純凈度較差，因此，要選用含稀土、鎂含量較高的球化劑，通常選用Mg7-9%，Re5%或7%的球化劑；而電爐生產(chǎn)時(shí)，由于鐵水溫度達(dá)到要求，鐵水冶金質(zhì)量好，純凈度高，應(yīng)選用稀土、鎂含量較低的球化劑一般選用含Mg6-8%，Re2-4%的球劑，薄小件選用Mg5-7%，Rel-3%的球化劑。 孕育劑是球鐵生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要鐵合金材料，球化處理后加入孕育劑不僅能消除滲碳體，而且還可以提高球化率、細(xì)化石墨球，使之圓整、分布均勻。實(shí)踐證明，孕育效果和孕育劑的成分有很大關(guān)系。目前，國內(nèi)應(yīng)用最多的是75硅鐵，有些單位采用含有鋇、鍶、鈣、鋁、鉍等元素組成的長效復(fù)合孕育劑，如硅鋇、硅鍶、硅鈣等。
3、爐前控制
3.1 化學(xué)成分的選擇 眾所周知，球鐵的組織和性能與化學(xué)成分組成有著密切的關(guān)系。所謂球鐵的成分設(shè)計(jì)主要就是碳和硅，其他如錳、磷、硫是靠原材料加以控制。
3.1.1 碳、硅 生產(chǎn)鑄態(tài)鐵素體球鐵是采用高碳、低硅，大孕育量的方法。碳、硅元素對球鐵性能有較大影響。通常是以碳當(dāng)量來綜合考慮。碳當(dāng)量的選擇主要著眼于改善鑄造性能、消除鑄造缺陷，獲得健全鑄件和高的機(jī)械性能。我公司鑄態(tài)鐵素體球鐵要求鐵素體基體組織含量大于80%，且不允許有滲碳體存在。
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