如何有效改進(jìn)高強(qiáng)度球鐵鑄造工藝

1、 如何有效改進(jìn)高強(qiáng)度球鐵鑄造工藝 一 、 特征 傳統(tǒng)的灰鑄鐵和球磨鑄鐵之間的形態(tài)是不同的。 灰鑄鐵方式 中碳作為片的形式存在， 由于片狀石墨的尖角位置處應(yīng)力比較集 中，可塑性和韌性相對(duì)較差， 因此灰鑄鐵綜合的抗沖擊能力較次。 從力學(xué)方面分析發(fā)現(xiàn)， 尖角空洞的綜合應(yīng)力也較為集中， 如果尖 角變得遲鈍后，應(yīng)力逐漸的減輕，圓形空洞的集中應(yīng)力會(huì)更??； 球磨鑄鐵基于此理論， 將鑄鐵中的 C 成為球狀， 球狀石墨的集中 應(yīng)力較小， 對(duì)于金屬所產(chǎn)生的削弱作用較小， 能有效提升金屬的 可塑性、韌性、抗拉強(qiáng)度。過去的球鐵鑄造工藝相對(duì)比較復(fù)雜， 生產(chǎn)的成本過高， 未來需要不斷的研究高強(qiáng)度球鐵的新型鑄造工 藝。 二

2、 、化學(xué)成分 球鐵的鑄造性、 力學(xué)性和球鐵的化學(xué)成分具有非常重要的關(guān) 聯(lián)性，認(rèn)真的分析其化學(xué)成分，選擇最有效的方式，才能夠?yàn)楦?進(jìn)高強(qiáng)度球鐵的鑄造工藝奠定良好基礎(chǔ)。 1. 碳 碳元素能夠有效促進(jìn)鎂的吸收， 提高石墨球的圓整度， 提升 鐵液的流動(dòng)效果， 避免鑄件發(fā)生縮松或出現(xiàn)其余缺陷， 應(yīng)用一定 比例的碳元素能夠促進(jìn)石墨化， 避免出現(xiàn)白口問題。 此外碳的含 量如果過高， 會(huì)出現(xiàn)石墨漂浮的現(xiàn)象， 因此不能夠造成碳含量過 高，降低鑄件的綜合性能。 2. 錳 錳作為一種穩(wěn)定珠光體的重要元素， 能夠有效的提升鑄件的 強(qiáng)度和硬度， 但是卻能夠降低鑄件的可塑性以及韌性， 錳元素經(jīng) 常會(huì)發(fā)生偏析現(xiàn)象，鑄造環(huán)節(jié)

3、中，在共晶團(tuán)邊界會(huì)形成碳化物， 造成鑄件的力學(xué)性能受到影響， 部分過于厚大的鑄件中更容易出 現(xiàn)問題。 3. 磷 球鐵中磷的溶解度相對(duì)較低， 如果鑄造工藝中應(yīng)用的磷超過 某種特定的含量， 就會(huì)在共晶團(tuán)邊界形成磷的共晶， 整個(gè)鑄件的 強(qiáng)度降低，塑性變差，韌性也受到不利影響，出現(xiàn)冷裂等問題。 4. 硫 硫元素和鎂、 稀土的親和性較好， 鑄造環(huán)節(jié)中會(huì)消耗鐵液體 中的球化性元素，最終形成稀土硫化物、硫化鎂等物質(zhì)，整體球 化率降低。如果硫的含量過高，球化劑的消耗就會(huì)較多，由此可 以發(fā)現(xiàn)， 含硫的比例過高會(huì)導(dǎo)致球化元素的殘留量較少， 這也是 造成球化不良的關(guān)鍵原因，加上硫含量高會(huì)導(dǎo)致皮下氣孔出現(xiàn)， 發(fā)生夾渣

4、問題。 因此盡可能的降低球鐵鑄造環(huán)節(jié)中硫的含量， 追 求穩(wěn)定生產(chǎn)，才能提升零件的綜合質(zhì)量。 5. 硅 硅元素的作用是加強(qiáng)石墨化， 防止發(fā)生臼口現(xiàn)象， 提高鐵素 體，提高整個(gè)球體的可塑性。 然而硅元素的存在會(huì)改變球鐵的脆 性以及韌性，造成溫度改變。硅元素含量增加后，由于強(qiáng)度的變 化球鐵的脆性會(huì)有所改變。 6. 鎂和稀土 鑄造應(yīng)用的鐵液體中會(huì)存在一定量的稀土元素以及鎂元素， 這樣才能夠保證石墨鑄造成球， 在稀土鎂球鐵中， 鎂元素的關(guān)鍵 作用是球化，稀土是輔助性效果，最終實(shí)現(xiàn)鐵液的凈化。鑄造球 化率的高低和球化元素之間的殘留量沒有直接性的正比關(guān)系， 如 果鎂的量高于 0.1%，會(huì)造成石墨球不夠完整。

5、如果球鐵中的球 化元素過多，會(huì)導(dǎo)致球鐵出現(xiàn)臼口、夾渣或是皮下的氣孔。 三 、 優(yōu)化處理 整個(gè)的球磨鑄鐵生產(chǎn)過程中孕育處理是關(guān)鍵的部分， 由于鑄 鐵結(jié)晶源自與鐵水中的硅、 碳元素形成的均勻性石墨晶核或是鐵 水中含有的非金屬夾雜物形成的非自發(fā)晶核。 所有的晶核在鐵水 中的狀態(tài)、分布狀況、數(shù)量都是取決于外部的因素共同作用的， 遵循孕育處理過程。 高強(qiáng)度的球鐵鑄造環(huán)節(jié)中， 孕育處理的關(guān)鍵 目標(biāo)是細(xì)化石墨，提升球狀石墨的比例，最終提升球化的效果， 徹底的消滅臼口。 由于孕育處理的作用， 鐵水中的共晶團(tuán)數(shù)增加， 晶體間的偏析減少，該種方式能夠大幅度的提升鑄件機(jī)械性能， 提升綜合的沖擊韌性以及延伸率。 所以

6、，球磨鑄鐵經(jīng)歷過孕育處 理之后，鐵水中的碳濃度增加，避免鑄鐵出現(xiàn)激冷問題，進(jìn)一步 形成很多細(xì)小、均勻性的石墨核心，構(gòu)成緊密的球狀石墨。實(shí)際 加工環(huán)節(jié)中， 企業(yè)可根據(jù)實(shí)際經(jīng)濟(jì)狀況選擇適當(dāng)?shù)墓梃F合金充當(dāng) 孕育劑，硅和球化劑中的鎂元素聯(lián)合作用，形成碳飽和，能夠改 善石墨的球狀生長趨勢(shì)。為保證孕育效果，應(yīng)該盡可能的控制球 化劑中、金屬爐料中的硅含量，保證孕育形式中的硅含量，最好 的方式為針對(duì)球磨鑄鐵中的磷共晶體組織，應(yīng)用最適當(dāng)?shù)脑杏?式，提升球磨鑄鐵的形成質(zhì)量，讓磷元素能夠分布均勻，控制鐵 液中的磷共晶數(shù)量，逐步細(xì)化，最后全面提升機(jī)械性能。 四、熱處理工藝 加工球磨鑄鐵的環(huán)節(jié)中熱處理是必須的工藝環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)有 效的改善球磨鑄鐵機(jī)械性能。 選擇最優(yōu)化的熱處理工藝， 控制球 磨鑄鐵組織轉(zhuǎn)變環(huán)節(jié)的臨界溫度， 分析影響臨界溫度的因素， 包 括磷、硅元素的影響。硅能夠促進(jìn)鑄鐵石墨化的進(jìn)程，降低滲透 碳的穩(wěn)定性，控制碳元素在奧氏體中的溶解度， 提高組織轉(zhuǎn)變的 臨界溫度；磷能夠提升珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的溫度，少量的磷就 能夠有效提升局部溫度，磷和硅聯(lián)合作用效果將更加明顯。 基于 該原理下，可以適當(dāng)?shù)奶岣咄嘶鸺訜崤R界溫度， 實(shí)現(xiàn)有效