球墨鑄鐵常見(jiàn)缺陷及防止措施

葉得強(qiáng)

摘要：球墨鑄鐵具有優(yōu)良的使用性能，但在生產(chǎn)中常出現(xiàn)縮孔、縮松、夾渣、球化不良及球化衰退等缺陷。當(dāng)球墨鑄鐵出現(xiàn)相應(yīng)缺陷的時(shí)候，會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，所以必須對(duì)其做到足夠重視。為了防止這些缺陷的產(chǎn)生，需對(duì)其進(jìn)行分析，提出防止產(chǎn)生缺陷的辦法，降低廢品率，提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益當(dāng)球墨鑄鐵出現(xiàn)相應(yīng)缺陷的時(shí)候，會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，所以必須對(duì)其做到足夠重視。在文本中，分析了球墨鑄鐵的常見(jiàn)缺陷，并且提出了相關(guān)防治措施。

關(guān)鍵詞：球墨鑄鐵;常見(jiàn)缺陷;防治措施

球墨鑄鐵是20世紀(jì)五十年代發(fā)展起來(lái)的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂“以鐵代鋼”，主要指球墨鑄鐵。在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)中，較多的對(duì)雙聯(lián)熔煉工藝進(jìn)行應(yīng)用，但在實(shí)際生產(chǎn)中，所具有的鐵液熔煉溫度存在一定的不足，并因此對(duì)鐵液的成本以及質(zhì)量產(chǎn)生影響。對(duì)于中頻感應(yīng)電爐熔煉方式來(lái)說(shuō)，在實(shí)際應(yīng)用中即能夠較靈活的調(diào)整成分，具有工藝簡(jiǎn)單以及質(zhì)量高的特征，在較多鑄造廠當(dāng)中得到了應(yīng)用。

一、球墨鑄鐵常見(jiàn)缺陷及形成原因

1、石墨漂浮。通常認(rèn)為，石墨漂浮的產(chǎn)生過(guò)程是由于碳、硅含量高，鐵液冷卻速度緩慢，析出多量的大徑石墨，并在鑄件上部偏析而集聚。石墨漂浮的產(chǎn)生主要與碳當(dāng)量有關(guān)。除了碳當(dāng)量過(guò)高，還與鐵液中存在過(guò)多的氧化物浮渣和硫化物浮渣有關(guān)，由于它們的存在而加劇了石墨的漂浮。

2、縮孔縮松。當(dāng)球磨鑄鐵處于凝固狀態(tài)中的時(shí)候，共晶膨脹力得到相應(yīng)增大，當(dāng)鑄型鋼度比較小，脹大鑄鐵外形的時(shí)候，鑄件最終凝固部位所得到的液態(tài)金屬補(bǔ)償是無(wú)法對(duì)相關(guān)要求進(jìn)行滿足的，進(jìn)一步導(dǎo)致縮孔縮松問(wèn)題的出現(xiàn)。同時(shí)，對(duì)于大型球墨鑄鐵件來(lái)說(shuō)，其本種問(wèn)題是比較容易出現(xiàn)的，主要的原因是壁厚尺寸和熱節(jié)厚，在沒(méi)有對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)的條件下，型腔中的鐵液溫度梯度無(wú)法對(duì)相關(guān)要求進(jìn)行有效滿足，尚未合理設(shè)置配套補(bǔ)縮冒口，也就無(wú)法補(bǔ)縮相應(yīng)熱節(jié)的液體冷卻。除此之外，當(dāng)鑄型的強(qiáng)度比較小的時(shí)候，比較容易在鑄件的厚大熱節(jié)處出現(xiàn)縮孔縮松的問(wèn)題。

3、皮下氣孔。球墨鑄鐵皮下氣孔產(chǎn)生的原因很多，一般情況下，針狀氣孔往往是H2或CO造成的，主要是球化后殘留Mg和砂型中水分生成的H2。較大的氣孔往往呈橢球形。產(chǎn)生的原因較多，但大多是澆鑄時(shí)產(chǎn)生的。

4、球化衰退及球化不良。一是使用高硫的焦炭和新生鐵，當(dāng)原鐵水含硫量達(dá)0.1%以上時(shí)，經(jīng)常造成球化不良;二是與灰鑄鐵交界鐵水沒(méi)有分離干凈，由于爐料計(jì)算誤差，灰鑄鐵鐵水過(guò)多，交界鐵水沒(méi)有分離干凈，結(jié)果高硫、低碳的灰鑄鐵鐵水混入球墨鑄鐵中，而造成球化不良，生產(chǎn)中經(jīng)常遇到與灰鑄鐵交界的第一包球墨鑄鐵球化不良;三是鐵水氧化，最后一包球墨鑄鐵是打爐鐵水，操作不當(dāng)往往造成鐵水氧化，鎂石強(qiáng)烈脫氧劑，結(jié)果一部分鎂耗費(fèi)在脫氧上，起球化作用的鎂量不足而造成球化不良;四是使用鎂燒損嚴(yán)重的稀土鎂合金;五是鐵水溫度過(guò)高或過(guò)低，鐵水溫度過(guò)高，中間合金與鐵水作用激烈，鎂燒損嚴(yán)重;鐵水溫度過(guò)低，中間合金容易“結(jié)死”在包底不起作用。

二、球墨鑄鐵常見(jiàn)缺陷的防治措施

1、石墨漂浮防治措施。首先，需要對(duì)錳的含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)在最大程度上降低原鐵液中的硫含量。同時(shí)，嚴(yán)格控制殘留稀土的含量，將其質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.06%之內(nèi)。通常情況下，需要將熔煉保持在還原性氖中。然后，在第一時(shí)間對(duì)澆包進(jìn)行清除，完成參照的徹底去除。在開(kāi)展純鎂處理工藝之前，需要扒盡鐵液表面的浮渣，同時(shí)在第一時(shí)間以較快速度進(jìn)行孕育處理，在較大程度上提高除渣的質(zhì)量。孕育溫度的嚴(yán)格控制也是非常重要的，使其同高溫要求與標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)。在高溫條件下，對(duì)熔煉進(jìn)行相應(yīng)實(shí)施，在低溫條件下對(duì)澆注工序進(jìn)行開(kāi)展。除此之外，需要在一定程度上加快鑄件凝固速度，一般情況下所應(yīng)用的方法是，對(duì)冷鐵進(jìn)行合理設(shè)置，使其處于鑄件壁厚的地方，從實(shí)踐可以看出，這一方法取得了比較好的效果。同時(shí)，在特大斷面的鑄件過(guò)程中，可以將一定數(shù)量的石墨化阻礙元素加入其中。

2、皮下氣孔防治措施。第一步需要嚴(yán)格控制鐵液化學(xué)成分，使碳當(dāng)量大于共晶點(diǎn)成分，對(duì)含硫量、殘留稀土和殘留鎂含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，其百分比分別是0.094%、0.043%和0.05%之內(nèi)。然后，合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)，使壁厚維持在25毫米之上，在對(duì)澆注溫度進(jìn)行確定的時(shí)候，需要同壁厚進(jìn)行緊密結(jié)合，然后進(jìn)行實(shí)施。對(duì)薄壁小件、中件和大件的溫度進(jìn)行有效控制，使其分別維持在1320攝氏度、1300攝氏度和1280攝氏度以上。需要對(duì)多種工具進(jìn)行充分應(yīng)用，主要包括干燥金屬爐料和孕育劑等，嚴(yán)格控制型砂水分，將其控制在4.8%之內(nèi)。一般情況下，對(duì)開(kāi)放式澆注系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在型腔最高的地方對(duì)出氣孔進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，并且嚴(yán)格控制澆冒口高度，為液態(tài)金屬靜壓力提供重要保障。與此同時(shí)，還能夠在澆注系統(tǒng)中，對(duì)與之相關(guān)的過(guò)濾技術(shù)等進(jìn)行充分應(yīng)用。

3、縮孔縮松防治措施。第一需要嚴(yán)格控制鐵液成分，將碳當(dāng)量、磷含量和殘留鎂量分別精致在39%、0.08%和0.07%。然后，在實(shí)施工藝設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要合理設(shè)置冒口補(bǔ)縮，為冒口能夠不斷將金屬液補(bǔ)給鑄件凝固過(guò)程提供重要保障，對(duì)冒口尺寸和數(shù)量進(jìn)行科學(xué)設(shè)置。在比較特殊的狀況之下，如果要實(shí)現(xiàn)順序凝固的目的，必須對(duì)冷鐵和補(bǔ)貼技術(shù)進(jìn)行充分應(yīng)用，適當(dāng)調(diào)整鑄件溫度。除此之外，對(duì)澆注溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，使其基本維持在1350攝氏度。當(dāng)鑄件的厚度比較厚，體積比較大的時(shí)候，需要使?jié)茶T溫度得到一定程度的降低。在進(jìn)行鑄型的時(shí)候，提升鑄件工藝出品率是其主要目的，為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，需要采取相關(guān)措施，可以提高砂箱剛度和型砂的緊實(shí)度。

三、結(jié)語(yǔ)

除此之外，要達(dá)到球墨鑄鐵件合格率的提升，不只可以采取上述防治措施對(duì)設(shè)計(jì)工藝進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行選擇，還能夠同規(guī)定的工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充分結(jié)合，完成材質(zhì)配料和熔煉的合理選擇，對(duì)型砂性能和強(qiáng)度進(jìn)行嚴(yán)格控制，通過(guò)這樣的方式，實(shí)現(xiàn)球磨鑄鐵件合格率的提升。

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（作者單位：寧波田湖閥門科技有限公司）