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蠕墨铸铁的生产技术有哪些要求?蠕化处理工艺要注重的是什么?

时间:2025-04-17 来源:乐鱼体育游戏平台官网

  蠕铁拥有非常良好的综合性能,蠕铁对化学成分的要求不像铬钼铜合金灰铸铁那样严格。大体范围是:

  碳当量:4.3%-4.6%,即共晶或过共晶成分。如果是亚共晶,它虽然有利于蠕墨铸铁的形成,但易产生缩松缺陷,不利于铸件渗漏缺陷的解决。

  如果碳当量过高,会导致石墨析出过多,导致石墨漂浮,会使铁液流动迅速恶化,产生蜂窝状缺陷。

  含碳量:在常规生产条件下,多采用化学分析法分析含碳量,多使用碎屑进行化验,只要配料基本不变,它对蠕化处理和蠕铁性能影响不太敏感。如果是采用高碳生铁或高碳返回料,即便不控制它,铁液的含碳量也会略有下降。如果铸件较厚部位中出现石墨漂浮或聚集,则可在炉料中加入少许(5%~10%)的废钢。大体上来说,蠕化处理前的含碳量掌握在3.6%以上。

  含硅量:蠕化处理后的铸件终硅量大体控制在2.2%~3.2%为宜。厚大铸件取下限,薄小铸件取上限;铸件要求珠光体基体取下限,铁素体基体取上限;这样,处理前的铁液含硅量就必须预先考虑蠕化处理时蠕化剂和孕育剂带进铁液中的硅量。

  含锰量:它对蠕化处理效果无显著影响,蠕化处理前后其含量变化不大(严格说,有微小下降),因此在一般含量范围内,可不严控。但制取铁素体蠕铁时,其含量控制在0.4%以下为宜;而制取珠光体蠕铁,其含量应适当超过0.9%;在此以下,对增加珠光体数量影响不很敏感。含磷量:它对蠕化处理效果也无显著影响,蠕化处理前后其含量变化不大。但其含量的增加会明显地加大蠕铁的缩松倾向,使铸件冒汗、渗漏加剧,并增加蠕铁的脆性。

  含硫量:它严重地影响蠕化处理效果,这方面问题请参阅本刊上一期的问答。你厂主要是希望解决汽缸盖的渗漏和开裂问题,因此,除了要求蠕化处理前的铁液低磷、硫之外(最好从源头把关——采用低磷、硫炉料),碳、硅、锰的含量采用上述范围的中限即可。这种成分的蠕铁,其基体组织一般是铁素体+珠光体混合基体。长期的试验和使用效果表明,即便这样,其力学性能、耐热疲劳性能和耐磨性也优于铬钼铜合金灰铸铁。

  蠕墨铸铁生产中,在未作处理的铁液中,过冷度与硫、氧含量均达不到形成蠕虫状石墨的要求,所以,为使石墨成长为蠕虫状,必须对铁液进行蠕化处理。目前,所有的处理工艺中,原则上划分为亚球化处理及反球化处理两大类型。

  一、亚球化处理:向铁液中添加低于处理球墨铸铁所需要的球化元素数量,使之达不到完全的球化程度,从而制得中间态石墨的处理工艺。

  单独使用少量的Mg对铁液做处理,可制得蠕虫状石墨。这种方法对原始硫含量有较高要求。随着今天熔炼技术的进步,推荐使用单一镁做为蠕化元素。

  单一的铈或者含铈稀土也是很好的蠕化剂。使用稀土蠕化剂的优点是蒸气分压低,容易控制,反应产物比重大,不容易上浮衰退。但铈的激冷倾向强烈,容易生成白口。

  钙的蠕化能力比镁和稀土都弱,能延缓石墨由蠕虫状转变到球状的过程,放宽合金加入量的范围。但钙易生成高熔点的硫、氧化物,包覆合金表面阻止反应,其次,含钙蠕化剂需要较高的处理温度。

  二、反球化处理:借助反球化元素的干扰作用使球状石墨向蠕虫状转化的处理工艺。

  在众多的反球化元素中,Ti、Al是常用的元素。因为其干扰能力弱,反球化作用温和,允许的临界含量大,便于控制。

  S是典型的反球化元素。最近发现,向球化处理后的铁液中添加少量的硫,可使石墨由球状 向蠕虫状转变。与Ti、Al相比,S的加入量极小,且不污染回炉料,不存在微量元素富集的问题。

  蠕墨铸铁没有大批量应用于工业生产的根本原因是蠕墨铸铁的稳定区域小,没办法保证生产中没有风险。一般来说,这个稳定区域大约只跨越0.008%镁的区域。稳定区平台的大小和位置随产品而改变。实际上可利用的镁区间更小,因为每5min活性镁就会烧损0.001%。当镁加入到铁水中,只需15min,就会出现片状石墨。铁水的起始浇注点必须离蠕铁到灰铁的 急转点有足够的距离,以确保最后浇注的部件不可能会出现片状石墨。起始点也不可以太接近稳定平台的右侧(高Mg),否则会导致薄壁部位和快速冷却部位形成大量球状石墨。

  如果活性氧和硫的含量高,它们将消耗更多的活性镁。原材料的成分变化、纯净状态、氧化程度、潮湿程度等多种因素都使人们无法用一个固定的化学成分来控制蠕墨铸铁。尽管从蠕铁到灰铁的转变只需下降0.001%的活性镁,镁的烧损并不会导致整个部件都变成片状石墨,当活性镁不够时,石墨先形成片状,随着凝固向外扩张,镁在固液界面前端偏析浓缩。如果初始活性镁适量,就会在共晶体的边界处形成蠕虫状石墨。片状石墨首先以分散的片状石墨斑出现。镁对蠕铁的敏感性:在一吨铁水包中,仅仅多加入10克的镁,φ25试验样中分散的片状石墨斑就能完全转变成蠕状石墨。有片状石墨斑的试棒其抗拉强度只有300MPa,而完全蠕化的同样试棒其抗拉强度则达到450MPa。

  蠕墨铸铁对孕育剂也十分敏感,孕育量高,产生的晶核多,有利于形成球状石墨,而低孕育量则促使片状石墨形成。铁水的过热温度,保温时间,孕育剂的种类和加入量都影响蠕墨铸铁的稳定生产。有试验多个方面数据显示,在1吨铁水中多加入80g孕育剂,就会使φ25mm的蠕铁试棒中的球化率从3%增加到21%。