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灰鑄鐵常見缺陷防治的方法

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人氣：-發表時間：2021-06-23 15:39【大中小】

灰鑄鐵常見缺陷防治的方法

一、影響灰鑄鐵力學性能的主要因素：

化學成分（C、Si、Mn、P、S合金元素）、灰鑄鐵的力學性能、金相組織石墨的形狀、大小、分布工藝因素和冶金因素和數量以及基體組織工藝、冶金因素：主要有冷卻速度，鐵液的過熱處理、孕育處理、爐料特性等。

（1）關于冷卻速度的影響 鑄鐵是一種對冷卻速度敏感性很大的材料，同一鑄件的厚壁和薄壁部分，內部和外表都可能獲得相差懸殊的組織，俗稱為組織的不均勻性。因為石墨化過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、澆冒口和重量等等。由于鑄件的壁厚、重量和結構取決于工作條件，不能隨意改變，故在選擇化學成分時應考慮到它們對組織的影響。

（2）關于鐵液孕育處理的影響 孕育處理就是在鐵液進入鑄件型腔前，把孕育劑附加到鐵液中以改變鐵液的冶金狀態，從而可改善鑄鐵的顯微組織和性能。

對灰鑄鐵而言，進行孕育處理是為了獲得A型石墨、珠光體基體、細小共晶團的組織，以及減少鑄件薄壁或邊角處的白口傾向和對鑄件壁厚的敏感性；對可鍛鑄鐵而言，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構；對球墨鑄鐵而言，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）關于鐵液過熱處理的影響 提高鐵液過熱溫度可以：①增加化合碳含量和相應減少石墨碳含量，②細化石墨，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有利于鑄件的補縮。同樣，鐵液保溫也有鐵液過熱的類似作用。

（4）關于爐料特性的影響 實際生產中往往發現改變金屬爐料（例如采用不同產地的生鐵或改變爐料的配比等)而化學成分似乎無變化的情況下鑄鐵具有不同的組織和性能，這說明原材料的性質直接影響著用它熔煉出來的鑄鐵的性質，稱為鑄鐵的：“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鑄鐵的力學性能有著很大的影響，因此，不應忽視對這些影響因素的控制。

二、灰鑄鐵不可用熱處理的方法來達到牌號要求

一般說來，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，熱處理所能發揮的作用相對較小。在灰鑄鐵中，石墨對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和分布，故不可通過熱處理來提高灰鑄鐵的性能使之達到牌號要求。

但是，提高灰鑄鐵力學性能的方法很多，如合理選配化學成分、改變爐料組成、過熱處理鐵液、孕育處理、微量或低合金化等，都可取得很好效果。

三、生產高牌號灰鑄鐵（孕育鑄鐵）的注意事項

生產產高牌號灰鑄鐵(一般指HT200以上)時，為了獲得高的力學性能，必須盡可能地減少石墨的數量、減小石墨的長度。傳統的方法就是降低鐵液的碳、硅含量、提高鐵液的冷凝速度，但幅度稍大時就會出現D型過冷石墨及白口，反而降低灰鑄鐵的力學性能。

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點。孕育將促進石墨的析出，從而消除白口、細化片狀石墨并使過冷石墨轉變為無方向性均布石墨(A型石墨)，不但可大幅度地提高綜合力學性能，同時還提高鑄態組織的均一性，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性能差別，因此對鐵液進行孕育處理是一項生產高牌號灰鑄鐵(孕育鑄鐵)必不可少的技術。

為使孕育滿足孕育對原鐵液的要求，即，原鐵液應具有較低的碳、硅含量，或原鐵液應具有較低的碳當量，碳當量愈低，孕育效果愈好，灰鑄鐵件強度愈高；相反，碳當量高，孕育效果差。由于硅可以用加入孕育劑的方法來調整，故考慮原鐵液碳當量時總是把碳維持在2.8%~3.2%左右，把硅維持在稍低于能顯著促進石墨化的臨界值，然后加入孕育劑使硅量超過臨界值，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，在選擇化學成分時也要加以考慮，一般厚件的碳、硅量取下限，薄件則取上限。

錳在高牌號灰鑄鐵(孕育鑄鐵)中的作用，除中和硫的影響外，尚有一個特殊的要求，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，也有人認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，對于孕育鑄鐵中的硫量究竟應如何確定，看來是一個值得注意的問題。

磷含量一般從力學性能的要求出發，常限制在0.15%以下，但有些機床灰鑄鐵件(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、用孕育劑進行灰鑄鐵孕育處理時禁止的四則

灰鑄鐵用的孕育劑可以按功能、主要元素、形狀等進行分類，在使用孕育劑進行灰鑄鐵孕育處理時應禁忌四則：

一則，孕育劑在使用前必須烘干。

二則，禁止使用純硅或純硅鐵作孕育劑

三則，孕育劑不可草率加入，要講究方法。

四則，孕育劑的粒度

五、灰鑄鐵件可能出現的缺陷

在灰鑄鐵件生產中，常見的鑄件缺陷有：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、多肉與錯輻、變形等。通常，產生這些缺陷的原因不單是造型制芯問題，有時還有熔煉澆注、配砂質量、落砂清理等許多生產工序的問題，因此必須具體分析，以便采取相應的合理措施加以解決。下面就按以下四個階段對灰鑄鐵主要缺陷產生的原因分析與預防措施：

（一）灰鑄鐵件由于熔煉澆注造成的主要缺陷，產生的原因分析及預防措施

（二）灰鑄鐵件由子造型制芯時造成的主要缺陷，產生的原因分析及預防措施

（三）灰鑄鐵件由于配砂時的質量問題造成的主要缺陷，產生的原因分析及預防措施

（四）灰鑄鐵件由于落砂清理、熱處理時造成的主要缺陷，產生的原因分析及預防措施

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