一、電爐熔煉高強(qiáng)度灰鑄鐵，做好這幾點(diǎn)才能保障質(zhì)量！

　　1．高強(qiáng)度合金灰鑄鐵成分的設(shè)計(jì)

　　以殼體為例，其材質(zhì)為灰鑄鐵250，硬度大于200，要求易切削加工，進(jìn)行油壓試驗(yàn)不滲漏，在鑄鐵中添加微量多元合金成分，選擇合理的工藝參數(shù)，使鑄件具有一定的化學(xué)成分和冷卻速度，獲得理想的金相組織和力學(xué)性能。要保證力學(xué)性能，就必須控制好基體組織和石墨形態(tài)

　　高強(qiáng)度低合金化孕育鑄鐵的成分設(shè)計(jì)，首先要考慮鐵液碳當(dāng)量與冷卻速度的影響作用。碳當(dāng)量過(guò)高，鑄件厚壁處冷卻速度緩慢，鑄件厚壁處易產(chǎn)生晶粒粗大、組織疏松，油壓試驗(yàn)易產(chǎn)生滲漏；若碳當(dāng)量過(guò)低，鑄件薄壁處易形成硬點(diǎn)或局部硬區(qū)，導(dǎo)致切削性能變差。將碳當(dāng)量控制在3.95％～4.05％，即可保證材質(zhì)的力學(xué)性能，又接近共晶點(diǎn)，其鐵液的凝固溫度范圍較窄，為鐵液實(shí)現(xiàn)“低溫”澆注創(chuàng)造了條件；而且有利于削除鑄件的氣孔、縮孔缺陷。

　　其次要考慮合金元素的作用，鉻、銅元素在共晶轉(zhuǎn)變中，鉻阻礙石墨化，促成碳化物、促進(jìn)白口；而銅則促進(jìn)石墨化作用，減少斷面白口。兩元素相互作用在一定程度上得到中和，避免在共晶轉(zhuǎn)變中產(chǎn)生滲碳體而導(dǎo)致鑄件薄壁處形成白口或硬度提高；而在共析轉(zhuǎn)變中，鉻和銅都可以起到穩(wěn)定和細(xì)化珠光體的復(fù)合作用，但各自的作用又不盡相同。以恰當(dāng)比例配合，能更好發(fā)揮兩者各自的作用。在含鉻＝0.2％灰鑄鐵中加入大于2.0％的銅，不僅能促進(jìn)珠光體轉(zhuǎn)變，提高并穩(wěn)定珠光體量和細(xì)化珠光體，促進(jìn)A型石墨產(chǎn)生和均化石墨形態(tài)；還能在鉻小于0.2％灰鑄鐵中提高鐵水的流動(dòng)性，這尤其對(duì)殼體薄壁鑄件有利。復(fù)合加入鉻、銅可使鑄件致密性進(jìn)一步提高，因此對(duì)于要求耐滲漏的鑄件。加入適量的鉻、銅、有利于改善材質(zhì)本身的致密性，提高其抗?jié)B漏能力。

　　珠光體基本是高強(qiáng)度灰鑄鐵生產(chǎn)中希望獲得的組織，因?yàn)橹挥幸灾楣怏w為基礎(chǔ)的鑄鐵強(qiáng)度高、耐磨性好。錫能有效增加基體組織中珠光體含量，并促進(jìn)和穩(wěn)定珠光體形成，我們生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)論是把錫含量控制在0.7％～0.9％.

　　2．嚴(yán)把原輔料質(zhì)量關(guān)

　　入廠原輔材料須進(jìn)行取樣分析，做到心中有數(shù)，不合格的原輔材料絕不投入使用。要保證高質(zhì)量的原鐵液，必須選用高碳、低磷、低硫、低于擾元素的生鐵；選用純凈的中碳鋼，對(duì)其所含成分鉻、鉬、錫、釩、鈦、鎳、銅等微量元素以化驗(yàn)結(jié)果決定取舍，對(duì)能穩(wěn)定珠光體的廢鋼成分優(yōu)先選用。生鐵和廢鋼必須經(jīng)過(guò)除銹處理后方能允許使用，附著油污的要經(jīng)250度烘烤。

　　對(duì)鐵合金、孕育劑同樣采用定點(diǎn)采購(gòu)，力求成分穩(wěn)定，塊度（粒度）合格。分類(lèi)堆放，避免受潮。這樣的要求避免了鑄鐵爐料“遺傳性”帶來(lái)的缺陷。

　　使用前的準(zhǔn)確計(jì)量是熔煉合格鐵液的質(zhì)量保證。特別指出，對(duì)于感應(yīng)電爐熔煉、嚴(yán)謹(jǐn)爐料中混有密封器皿和易爆物。

　?。?）堅(jiān)持把理論配料和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。無(wú)論采取試算法還是圖解法，理論上計(jì)算的配料數(shù)據(jù)，不能確定為最終配比，還要掌握中頻爐熔化過(guò)程中元素的變化規(guī)律。如果爐襯屬酸性材料，鐵液溫度盡量控制在1500--1550攝氏度范圍內(nèi)，在硅的加入量上只能取下限，而碳必須取上線。

　?。?）掌握各種入爐金屬材料的化學(xué)成分和各元素?zé)龘p與還原規(guī)律。對(duì)回爐料進(jìn)行分類(lèi)堆放、編號(hào)記載，提出成分明確的嚴(yán)格要求。爐內(nèi)還原的元素在配料時(shí)減去。爐內(nèi)燒損的元素配料時(shí)加上。

　　（3）合金元素以一次性配入為原則，除硅以外其它配料時(shí)取中限，合金（鉬、鉻、銅、錫等可在熔清扒渣后加入，在酸性爐中燒損極少。硅在扒渣及孕育時(shí)還可以補(bǔ)充。就感應(yīng)爐熔煉鑄件而言，遵循先增碳后加硅的原則。

　?。?）對(duì)磷、硫含量嚴(yán)格控制，磷、硫量主要來(lái)源于生鐵，可以通過(guò)選擇爐料將磷、硫量控制在要求范圍內(nèi)，所以必須要使生鐵的磷小于0.06％，硫小于0.04％，這樣在配料計(jì)算時(shí)磷、硫量就可以不于考慮。

　?。?）凡入爐的所有金屬材料均嚴(yán)格按照要求準(zhǔn)確計(jì)量。

　　3．中頻電爐熔煉的控制

　　要根據(jù)中頻電爐的冶金特性編制合理的熔煉工藝，從裝料、溫度控制及在各不同溫度下加入合金、增碳劑、除渣劑以及出鐵溫度各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，力求用最短的熔煉時(shí)間、最小的合金燒損與氧化，達(dá)到控制和穩(wěn)定金相組織，提高鑄件質(zhì)量的目的。

　　在生產(chǎn)實(shí)踐中，我們將整個(gè)熔煉全過(guò)程分為三期 溫度進(jìn)行控制。這里所謂的三期溫度指：熔煉溫度、扒渣溫度和出鐵溫度。

　　熔煉溫度：即取樣溫度以前的熔化期，決定著合金元素的吸收與化學(xué)成分的平衡，因此要避免高溫熔化加料，避免搭棚“結(jié)殼”。否則鐵液處于沸騰或高溫狀態(tài)、碳元素?zé)龘p加劇，硅元素不斷在還原，鐵液氧化加劇雜質(zhì)增加，按工藝要求熔化溫度控制在1360攝氏度以下，取樣溫度控制在1420攝氏度左右。取樣溫度低了存在鐵合金未熔化完，取的試樣化學(xué)成分無(wú)代表性;溫度過(guò)高，合金燒損或還原，還會(huì)影響到精練期的成分調(diào)整。取樣后應(yīng)控制中頻爐功率。在爐前質(zhì)量管理儀對(duì)化學(xué)成分顯示出結(jié)果后恰好進(jìn)入到扒渣溫度。

　　扒渣溫度: 扒渣溫度是決定鐵液質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)樗c成分穩(wěn)定、孕育處理的效果密切相關(guān)，并直接影響到出鐵溫度的控制。扒渣溫度過(guò)高加劇鐵液石墨晶核燒損和硅的還原，特別對(duì)酸性爐襯，理論上鐵液含硅偏高后將產(chǎn)生排碳作用，影響按溫度系結(jié)晶，存在著產(chǎn)生反白口的傾向；若溫度過(guò)低，鐵液長(zhǎng)時(shí)間被裸露，碳、硅燒損嚴(yán)重。再次調(diào)整成分時(shí)，不僅延長(zhǎng)熔煉時(shí)間使鐵液過(guò)熱，而且易使成分失控，增大鐵液的過(guò)冷度，使正常結(jié)晶受到破壞。

　　出鐵溫度：為保證澆注和孕育的最佳溫度，我們一般控制在1520～1550攝氏度。出鐵溫度的高和低都會(huì)對(duì)鑄鐵的結(jié)晶和孕育效果帶來(lái)影響，如果溫度過(guò)高，如超過(guò)工藝規(guī)定溫度30℃以上，盡管爐前快速分析碳、硅也適中,但試澆三角試片白口深度會(huì)過(guò)大或中心部位顯現(xiàn)麻口。出現(xiàn)此種情況即使采取措施向爐內(nèi)補(bǔ)加碳增大孕育量，但是效果欠佳，且需在調(diào)低中頻功率后，進(jìn)行爐內(nèi)降溫處理，即向爐內(nèi)加入鐵液總量10%-15%經(jīng)過(guò)烘烤的新生鐵，這樣試片斷口心部麻口就轉(zhuǎn)為灰口，頂尖的白口深度變小。若持續(xù)高溫時(shí)間較長(zhǎng)，采取如上方法后，仍須履行爐內(nèi)補(bǔ)碳措施。出鐵溫度按澆注溫度控制，殼體類(lèi)鑄鐵件合適的澆注溫度為（1440攝氏度左右，能夠?qū)崿F(xiàn)“高溫出鐵，適溫澆注”，嚴(yán)格掌握和控制住當(dāng)然最好。因?yàn)槌鲨F溫度低將導(dǎo)致澆注溫度低于1380攝氏度，既不利于脫硫、除氣，而且特別影響孕育處理效果。隨著溫度的降低，冷隔、輪廓不清晰等問(wèn)題明顯增加。

　　4．鐵液的孕育處理

　　對(duì)生產(chǎn)殼體用灰鑄鐵250進(jìn)行孕育處理，以提高材質(zhì)的耐磨性，使鑄件的組織和性能得以明顯改善，顯著提高各斷面上的硬度值，而且要在穩(wěn)定厚斷面上的珠光體量方面有相同作用，還可改善其壁厚的敏感性和鑄件在機(jī)械加工時(shí)良好的切削性能，尤其是對(duì)防止殼體鑄件的疏松、滲漏有特殊作用。

　　孕育劑的加入量依生產(chǎn)殼體鑄件的壁厚、化學(xué)成分和澆注溫度等因素確定，以壁厚處不出現(xiàn)疏松、滲漏，壁厚處不出現(xiàn)硬區(qū)為原則。生產(chǎn)實(shí)踐表明，鍶、鋇、鈣、硅鐵孕育劑是提高強(qiáng)度灰鑄鐵最為理想的孕育劑，此種孕育劑發(fā)揮鋇的抗衰退能力及提高A型石墨占有率，鍶的特強(qiáng)消除白口能力，鈣和硅所起的輔助孕育和滲透作用。這種強(qiáng)度組合的孕育劑，是生產(chǎn)高強(qiáng)度鑄鐵孕育處理中較為理想的選擇。

　　孕育次數(shù)與孕育效果的關(guān)系，隨孕育次數(shù)增加，鑄鐵內(nèi)部石墨分布均勻程度改善，A型石墨占有率和石墨長(zhǎng)度區(qū)別較大，經(jīng)兩次以上孕育的A型石墨占有率高，分布均勻，長(zhǎng)度適中。更重要的是多次孕育促使非自發(fā)晶核數(shù)量增多，強(qiáng)化了基體，從而提高并穩(wěn)定了鑄鐵的強(qiáng)度。

　　經(jīng)隨流復(fù)合孕育處理，并以漏斗式孕育包用硅鋇鐵+75硅鐵孕育后，避免鐵液隨流孕育滯后于澆注是控制孕育效果的關(guān)鍵。孕育處理后的鐵液應(yīng)在限定時(shí)間內(nèi)澆注完畢，一般不超過(guò)8分鐘，包內(nèi)二次孕育3～5分鐘孕育效果最佳。硅鋇孕育劑可消除灰鐵250的白口，改善其石墨形狀、分布、消除Ｅ、Ｄ型過(guò)冷石墨。因?yàn)椋判褪丸F素體組織，將使材質(zhì)致密性降低，嚴(yán)重惡化抗?jié)B漏性能。

　　5.其抗拉強(qiáng)度均達(dá)到灰鐵250以上，試棒硬度達(dá)到190～230，殼體本體解剖，硬度在190左右，鑄件的品質(zhì)系數(shù)顯著提高，金相組織達(dá)到國(guó)外樣機(jī)殼體鑄造水平，珠光體為85％～90％，滿(mǎn)足了變速器殼體的強(qiáng)度要求，其力學(xué)性能達(dá)到國(guó)外同類(lèi)機(jī)型材質(zhì)要求。

　　二、生產(chǎn)高強(qiáng)度灰鑄鐵件的工藝措施

　　近年來(lái)，很多單位研究并發(fā)展了適應(yīng)具體生產(chǎn)條件和不同鑄件要求（包括薄壁高強(qiáng)度灰鑄鐵件）的高強(qiáng)度灰鐵的生產(chǎn)方法，歸納起來(lái)，有以下四種。

　　1、強(qiáng)化孕育鑄鐵 :

　　用高效孕育劑強(qiáng)化孕育從而得到高強(qiáng)度灰鑄鐵?？扛咝г杏齽﹣?lái)強(qiáng)化孕育，提高性能。一般的方法是：碳當(dāng)量在3.9-4.1%左右，溫度1480℃左右，要求鐵水氧化少，采用Si-Ca、Cr-Si-Ca、Re-Ca-Ba、Si-Ca、Si-Fe復(fù)合、稀土復(fù)合等高效孕育劑，進(jìn)行孕處理。

　　2、合成鑄鐵

　　所謂合成鑄鐵工藝，就是用感應(yīng)電爐熔煉，爐料中用50%以上的廢鋼，其余為回爐鐵和鐵屑，經(jīng)增碳處理得到的鐵液。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：（1）爐科采用大量廢鋼，不用生鐵，降低了鑄鐵成本；（2）可獲得含磷量低的鐵水，減少磷量對(duì)缸體、缸蓋等薄壁高強(qiáng)度灰鐵縮松和滲漏缺陷的影響；（3）可避免生鐵遺傳性影響，鑄鐵石墨形態(tài)好，珠光體含量高，機(jī)械性能好。

　　3、低合金化孕育鑄鐵 

　　調(diào)整原鐵水的化學(xué)成份使其達(dá)到較高碳當(dāng)量，在爐內(nèi)（或包內(nèi)）加入少量鉻、銅、鉬等合金元素，獲得高溫低合金化鐵水，再經(jīng)孕育處理，得到石墨細(xì)小、珠光體含量高、片間距小的組織，從而獲得高強(qiáng)度鑄鐵。合金元素多是Cu，Cr、Mo、Ni等。

　　4、調(diào)整鑄鐵常規(guī)化學(xué)成份及比例，獲得高強(qiáng)度、低應(yīng)力灰鑄鐵 

　　在碳當(dāng)量保持不變的情況下，適當(dāng)提高Si/C比值是提高機(jī)床鑄件強(qiáng)度和剛度重要途經(jīng)之一。通過(guò)調(diào)整化學(xué)成份，特別是改變硅/碳比值，使Si/C在0.5-0.9，再加上適當(dāng)?shù)脑杏秃辖鸹?，可以獲得具有良好綜合性能的高強(qiáng)度灰鑄鐵件。

　　有關(guān)硅/碳比值的規(guī)律是：（1）在相同碳當(dāng)量下，Si/C比值高，抗拉強(qiáng)度可提高30-60MPa，相對(duì)強(qiáng)度高，相對(duì)硬度低，彈性性能好；（2）在相同碳當(dāng)量下，Si/C比值增加，殘余應(yīng)力有除低趨勢(shì)，應(yīng)力傾向也較??；（3）提高Si/C比值，白口傾向小，斷面敏感性小，而對(duì)鐵水流動(dòng)性，線收縮率無(wú)影響。

免責(zé)聲明：本文系網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)與我們聯(lián)系，我們將根據(jù)您提供的版權(quán)證明材料確認(rèn)版權(quán)并于接到證明的一周內(nèi)予以刪除或做相關(guān)處理！Disclaimer: This article is reproduced on the Internet and the copyright belongs to the original author. If the copyright of the work is involved, please contact us. We will confirm the copyright according to the copyright proof materials provided by you and delete or deal with it within one week after receiving the proof!