铸态球墨铸铁生产工艺研究

铸态球墨铸铁生产工艺研究内容摘要：

要的影响，在使用铸铁时，就应该对其合金元素的含量进行精准的化验分析。 球墨铸铁的生产过程包括以下环节：熔炼合格的铁液，球化处理，孕育处理，炉前检验，浇注铸件，清理及热处理，铸件质量检验。 其中选择好化学成份是保证铸铁获得良好组织状态和高性能的基本条件，铸铁中个元素对组织和性能的影响如下： 球墨铸铁的组织 球墨铸铁显微组织由金属基体和分布 期间的球状石墨组成。 石墨体积约占总体积的10%左右。 常规基体组织是铁素体和珠光体。 球墨铸铁以基体中占优势的组织归类，如珠光体占优势的成为珠光体球墨铸铁。 球 图 铁素体基体球墨铸铁 图 铁素体珠光体基体球墨铸铁 3 图 珠光体基体球墨铸铁 图 下贝氏体基体球墨铸铁 墨铸铁铸态组织中的珠光体一般是片状珠光体。 其分散度因铸件冷却速度不同而有差别。 快冷产生层间距较 小的共析组织。 球墨铸铁件中的铁素体基本上是以两种状态分布。 铸件凝固和随后的冷却过程中，球状石墨周围的碳扩散到石墨表面而产生低碳区，形成环状铁素体（俗称牛眼状铁素体）。 环状铁素体是由一些等轴晶粒构成。 当铸件冷却缓慢，含硅较高时，等轴晶粒充分生长，铁素体环厚度增加，并互相连接。 铁素体可能呈块状或网状存在，这种铁素体分散分布于珠光体团之间，有先共析相，也有一些在共析转变过程产生。 由于碳当量低或孕育不充分或其他原因，球墨铸铁基体中还可能出现渗碳体。 渗碳体常以条块状、鱼骨状等各种形态存在，使球墨铸铁呈白口或麻口断面。 铁水连续降温并分别进行稳定共晶反应和亚稳定共晶反应，可能在不同的过冷度下形成渗碳体，石墨和珠光体共存的组织。 石墨成球状是球墨铸铁的组织特征。 但实际铸件中并不是每个石墨都是圆整的球状。 球状石墨在生长过程中总会遇到自身和外界的额障碍，一部分石墨偏离球形。 单位体积上石墨球的数量（简称球数）对球墨铸铁基体组织、力学性能、物理性能、工艺性能都有影响。 球数增加使其间距减小，这意味着碳原子在液相和固相中石墨表面的扩散距离缩短，有利于增加铁素体量和减少游离渗碳体。 石墨总量增加可以提高球墨铸铁导热能力和减震能力，增加凝 固时的共晶膨胀，有利于减少体积收缩量和消除铸件缩孔缺陷。 铁素体球墨铸铁石墨球尺寸增加会使抗拉强度和硬度稍有下降，但伸长率明显提高。 各种基体组织中石墨球径增大都将导致疲劳强度下降。 球墨铸铁由于具有良好的铸造性能、导热性、吸震性和力学性能 ,常在工业生产上作为结构材料应用。 随着其应用范围的日益扩大 ,特别是在有磁场要求的场合 ,往往要求球墨铸铁具有较好的磁性能作为功能材料加以使用。 对功能材料来说 ,在选材的时候常以磁性能作为设计选材的重要依据之一 ,需要考核球墨铸铁的磁感应强度、最大磁导 率、剩磁等 ,同时还要保证球墨铸铁具有良好的力学性能。 提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。 球墨铸铁是 20 世纪五十年代发展起来的一种4 高强度铸球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。 球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。 所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。 生铁是含碳量大于 2%的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在 %4%，并含 C、 Si、 Mn、 S、 P等元素，是用铁矿石经高炉冶炼的产品。 根据生铁里碳存在形态的不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。 析出的石墨呈球形的铸铁。 球状石墨对金属基体的割裂作用比片状石墨小，使铸铁的强度达到基体组织强度的 70～ 90%，抗拉强度可达 120MPa，并且具有良好的韧性。 球墨铸铁除铁外的化学成分通常为：含碳量 ～ %，含硅量 ～ %，含锰、磷、硫总量不超过 %和适量的稀土、镁等球化剂。 表 珠光体球墨铸铁和 45 号锻钢静拉伸性能 性能 45 锻钢（正火） 珠光体球墨铸铁 （正火） 抗拉强度（ MPa） 690 815 屈服强度（ MPa） 410 640 伸长率（ %） 26 3 弹性模量（ MPa） 21 104 （ 17～ 18） 104 屈强比 表 珠光体球墨铸铁和 45 号锻钢试样的弯曲疲劳强度 材料 弯曲疲劳强度（ MPa） 光滑试样 带孔式样 带肩试样 带孔带肩试样 珠光体球墨铸铁 255 100% 205 80% 175 68% 155 61% 45 锻钢（正火） 305 100% 225 74% 195 64% 150 51%。