灰鑄鐵常見(jiàn)缺陷防治的方法
灰鑄鐵常見(jiàn)缺陷防治的方法
一、影響灰鑄鐵力學(xué)性能的主要因素：
化學(xué)成分（C、Si、Mn、P、S合金元素）、灰鑄鐵的力學(xué)性能、金相組織石墨的形狀、大小、分布工藝因素和冶金因素和數(shù)量以及基體組織工藝、冶金因素：主要有冷卻速度，鐵液的過(guò)熱處理、孕育處理、爐料特性等。（1）關(guān)于冷卻速度的影響 鑄鐵是一種對(duì)冷卻速度敏感性很大的材料，同一鑄件的厚壁和薄壁部分，內(nèi)部和外表都可能獲得相差懸殊的組織，俗稱(chēng)為組織的不均勻性。因?yàn)槭^(guò)程在很大程度上取決于冷卻速度。影響鑄件冷卻速度的因素較多：鑄件壁厚和重量、鑄型材料的種類(lèi)、澆冒口和重量等等。由于鑄件的壁厚、重量和結(jié)構(gòu)取決于工作條件，不能隨意改變，故在選擇化學(xué)成分時(shí)應(yīng)考慮到它們對(duì)組織的影響。（2）關(guān)于鐵液孕育處理的影響 孕育處理就是在鐵液進(jìn)入鑄件型腔前，把孕育劑附加到鐵液中以改變鐵液的冶金狀態(tài)，從而可改善鑄鐵的顯微組織和性能。對(duì)灰鑄鐵而言，進(jìn)行孕育處理是為了獲得A型石墨、珠光體基體、細(xì)小共晶團(tuán)的組織，以及減少鑄件薄壁或邊角處的白口傾向和對(duì)鑄件壁厚的敏感性；對(duì)可鍛鑄鐵而言，是為了縮短短退火周期，增大鑄件的允許壁厚和改善組織的結(jié)構(gòu)；對(duì)球墨鑄鐵而言，是為了減少鑄件白口傾向，提高球化率和改善石墨的圓整性。（3）關(guān)于鐵液過(guò)熱處理的影響 提高鐵液過(guò)熱溫度可以：①增加化合碳含量和相應(yīng)減少石墨碳含量，②細(xì)化石墨，并使枝晶石墨的形成，③消除鑄鐵的“遺傳性”，④提高鑄件斷面上組織的均勻性，⑤有利于鑄件的補(bǔ)縮。同樣，鐵液保溫也有鐵液過(guò)熱的類(lèi)似作用。（4）關(guān)于爐料特性的影響 實(shí)際生產(chǎn)中往往發(fā)現(xiàn)改變金屬爐料（例如采用不同產(chǎn)地的生鐵或改變爐料的配比等)而化學(xué)成分似乎無(wú)變化的情況下鑄鐵具有不同的組織和性能，這說(shuō)明原材料的性質(zhì)直接影響著用它熔煉出來(lái)的鑄鐵的性質(zhì)，稱(chēng)為鑄鐵的：“遺傳性”為此，采用提高鐵液溫度和使用多種鐵料配料可消除這種“遺傳性”，并改善鑄鐵的組織和性能。 綜上所述，鑄鐵的工藝因素和冶金因素對(duì)鑄鐵的力學(xué)性能有著很大的影響，因此，不應(yīng)忽視對(duì)這些影響因素的控制。二、灰鑄鐵不可用熱處理的方法來(lái)達(dá)到牌號(hào)要求 一般說(shuō)來(lái)，熱處理能在很大程度上改善鑄造合金的組織和性能，但在灰鑄鐵條件下，熱處理所能發(fā)揮的作用相對(duì)較小。在灰鑄鐵中，石墨對(duì)鑄鐵性能的影響很大，而任何的熱處理方法都不能改變石墨的形態(tài)和分布，故不可通過(guò)熱處理來(lái)提高灰鑄鐵的性能使之達(dá)到牌號(hào)要求。但是，提高灰鑄鐵力學(xué)性能的方法很多，如合理選配化學(xué)成分、改變爐料組成、過(guò)熱處理鐵液、孕育處理、微量或低合金化等，都可取得很好效果。三、生產(chǎn)高牌號(hào)灰鑄鐵（孕育鑄鐵）的注意事項(xiàng) 生產(chǎn)產(chǎn)高牌號(hào)灰鑄鐵(一般指HT200以上)時(shí)，為了獲得高的力學(xué)性能，必須盡可能地減少石墨的數(shù)量、減小石墨的長(zhǎng)度。傳統(tǒng)的方法就是降低鐵液的碳、硅含量、提高鐵液的冷凝速度，但幅度稍大時(shí)就會(huì)出現(xiàn)D型過(guò)冷石墨及白口，反而降低灰鑄鐵的力學(xué)性能。 在爐前或在澆注前往鐵液中添加適量的、以硅鐵為主的鐵合金碎粒被稱(chēng)作孕育處理。孕育處理在鐵液中提供大量的、石墨借以生核的生核質(zhì)點(diǎn)。孕育將促進(jìn)石墨的析出，從而消除白口、細(xì)化片狀石墨并使過(guò)冷石墨轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)方向性均布石墨(A型石墨)，不但可大幅度地提高綜合力學(xué)性能，同時(shí)還提高鑄態(tài)組織的均一性，減小鑄件由于壁厚不均、邊角與心部的冷速不同而造成的力學(xué)性能差別，因此對(duì)鐵液進(jìn)行孕育處理是一項(xiàng)生產(chǎn)高牌號(hào)灰鑄鐵(孕育鑄鐵)必不可少的技術(shù)。 為使孕育滿(mǎn)足孕育對(duì)原鐵液的要求，即，原鐵液應(yīng)具有較低的碳、硅含量，或原鐵液應(yīng)具有較低的碳當(dāng)量，碳當(dāng)量愈低，孕育效果愈好，灰鑄鐵件強(qiáng)度愈高；相反，碳當(dāng)量高，孕育效果差。由于硅可以用加入孕育劑的方法來(lái)調(diào)整，故考慮原鐵液碳當(dāng)量時(shí)總是把碳維持在2.8%~3.2%左右，把硅維持在稍低于能顯著促進(jìn)石墨化的臨界值，然后加入孕育劑使硅量超過(guò)臨界值，獲得孕育處理的效果。此外，鑄件壁厚及冷卻速度也同樣影響到孕育鑄鐵件的組織，在選擇化學(xué)成分時(shí)也要加以考慮，一般厚件的碳、硅量取下限，薄件則取上限。 錳在高牌號(hào)灰鑄鐵(孕育鑄鐵)中的作用，除中和硫的影響外，尚有一個(gè)特殊的要求，即借助于它使灰鑄鐵能得到珠光體組織，故高牌號(hào)灰鑄鐵(孕育鑄鐵)的錳含量一般較高. 硫能削弱孕育劑的石墨化作用，因此常將硫限制在0.12%以下。近幾年來(lái)，也有人認(rèn)為為了得到好的孕育效果，原鐵液的硫量不能太低。因此，在以后鐵液中的硫含量逐漸降低的情況下，對(duì)于孕育鑄鐵中的硫量究竟應(yīng)如何確定，看來(lái)是一個(gè)值得注意的問(wèn)題。 磷含量一般從力學(xué)性能的要求出發(fā)，常限制在0.15%以下，但有些機(jī)床灰鑄鐵件(常由孕育鑄鐵制造)需要耐磨，磷含量則可提高至0.3%~0.5%左右或更高。四、用孕育劑進(jìn)行灰鑄鐵孕育處理時(shí)禁止的四則 灰鑄鐵用的孕育劑可以按功能、主要元素、形狀等進(jìn)行分類(lèi)，在使用孕育劑進(jìn)行灰鑄鐵孕育處理時(shí)應(yīng)禁忌四則： 在灰鑄鐵件生產(chǎn)中，常見(jiàn)的鑄件缺陷有：氣孔、成分與性能不合格、熱裂與冷裂、縮孔與縮松、渣眼與鐵豆、冷隔與澆不足、砂眼與夾砂、多肉與錯(cuò)輻、變形等。通常，產(chǎn)生這些缺陷的原因不單是造型制芯問(wèn)題，有時(shí)還有熔煉澆注、配砂質(zhì)量、落砂清理等許多生產(chǎn)工序的問(wèn)題，因此必須具體分析，以便采取相應(yīng)的合理措施加以解決。下面就按以下四個(gè)階段對(duì)灰鑄鐵主要缺陷產(chǎn)生的原因分析與預(yù)防措施：（一）灰鑄鐵件由于熔煉澆注造成的主要缺陷，產(chǎn)生的原因分析及預(yù)防措施（二）灰鑄鐵件由子造型制芯時(shí)造成的主要缺陷，產(chǎn)生的原因分析及預(yù)防措施（三）灰鑄鐵件由于配砂時(shí)的質(zhì)量問(wèn)題造成的主要缺陷，產(chǎn)生的原因分析及預(yù)防措施（四）灰鑄鐵件由于落砂清理、熱處理時(shí)造成的主要缺陷，產(chǎn)生的原因分析及預(yù)防措施
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