,對(duì)球墨鑄鐵實(shí)現(xiàn)無(wú)冒口鑄造工藝所需具備的條件作了一些歸納總結(jié),在此與同行分享
。
2.1鐵液成分的選擇
(1)碳當(dāng)量(CE)
在同等條件下
,微小的石墨在鐵液中容易溶解并且不容易生長(zhǎng);隨著石墨長(zhǎng)大
,石墨的生長(zhǎng)速度也變快
,所以使鐵液在共晶前就產(chǎn)生初生石墨對(duì)促進(jìn)共晶凝固石墨化是非常有利的。過(guò)共晶成分的鐵液就能滿(mǎn)足這樣的條件
,但過(guò)高的CE值使石墨在共晶凝固前就長(zhǎng)大
,長(zhǎng)大到一定尺寸時(shí)石墨開(kāi)始上浮,產(chǎn)生石墨漂浮缺陷
。這時(shí)
,由石墨化引起的體積膨脹只會(huì)造成鐵液液面上升,不但對(duì)鑄件的補(bǔ)縮毫無(wú)意義
,而且由于石墨在液態(tài)時(shí)吸收了大量的碳
,反而造成在共晶凝固時(shí)鐵液中的w(C)量低不能產(chǎn)生足夠的共晶石墨,也就不能抵消由于共晶凝固造成的收縮
。實(shí)踐證明
,能夠?qū)E值控制在4.30%~4.50%是***理想的。
(2)硅(Si)
一般認(rèn)為在Fe-C-Si系合金中
, Si是石墨化元素
,w(Si)量高有利于石墨化膨脹,能夠減少縮孔的發(fā)生
。很少有人知道
,Si是阻礙共晶凝固石墨化的。所以
,不論從補(bǔ)縮的角度考慮
,還是從防止碎塊狀石墨產(chǎn)生的角度考慮,只要能通過(guò)強(qiáng)化孕育等措施防止白口產(chǎn)生
,都要盡可能地降低w(Si)量
。
(3)碳(C)
在合理的CE值條件下,盡可能提高w(C)量
。事實(shí)證明球墨鑄鐵的w(C)量控制在3.60%~3.70%
,鑄件具有***小的收縮率
。
(4)硫(S)
S是阻礙石墨球化的主要元素,球化處理的主要目的就是脫S
,但球墨鑄鐵孕育衰退快與w(S)量太低有直接關(guān)系
;所以,適當(dāng)?shù)膚(S)量是必要的
?div id="jfovm50" class="index-wrap">?梢詫(S)量控制在0.015%左右,利用MgS的成核作用增加石墨核心質(zhì)點(diǎn)以增加石墨球數(shù)
,減少衰退
。
(5)鎂(Mg)
Mg也是阻礙石墨化的元素,所以在保證球化率能夠達(dá)到90%以上的前提下
,Mg應(yīng)盡可能低
。在原鐵液w(O)、w(S)量不高的條件下
,殘留w(Mg)量能夠控制在0.03%~0.04%是***理想的
。
(6)其他元素
Mn、P
、Cr等所有阻礙石墨化的元素越低越好。
要注意微量元素的影響
,如Ti
。當(dāng)w(Ti)量低時(shí),是強(qiáng)力促進(jìn)石墨化元素
,同時(shí)Ti又是碳化物形成元素
,又是影響球化促進(jìn)蠕蟲(chóng)狀石墨產(chǎn)生的元素,所以w(Ti)量控制得越低越好
。筆者公司曾經(jīng)有一個(gè)非常成熟的無(wú)冒口鑄造工藝
,由于一時(shí)原材料短缺而使用了w(Ti)量為0.1%的生鐵,生產(chǎn)出的鑄件不但表面有縮陷
,加工后內(nèi)部也出現(xiàn)了集中型縮孔
。
總之,純凈原材料對(duì)提高球墨鑄鐵的自補(bǔ)縮能力是有利的
。
2.2澆注溫度
有實(shí)驗(yàn)表明
,球墨鑄鐵的澆注溫度從1350℃到1500℃對(duì)鑄件收縮的體積沒(méi)有明顯的影響,只不過(guò)縮孔的形態(tài)從集中型逐漸向分散型過(guò)度
。石墨球的尺寸也隨著澆注溫度的升高逐漸變大
,石墨球的數(shù)量逐漸減少。所以沒(méi)有必要苛求過(guò)低的澆注溫度
,只要鑄型強(qiáng)度足夠抵抗鐵液的靜壓力
,澆注溫度可以高一些
。通過(guò)鐵液加熱鑄型減少共晶凝固時(shí)的過(guò)冷度,使石墨化有充足的時(shí)間進(jìn)行
。不過(guò)
,澆注速度要盡可能地快,以盡量減少型內(nèi)鐵液的溫度差
。
2.3冷鐵
根據(jù)筆者使用冷鐵的經(jīng)驗(yàn)及利用以上理論分析
,冷鐵能夠消除縮孔缺陷的說(shuō)法并不確切。一方面
,局部使用冷鐵(如打孔部位)
,只能使縮孔轉(zhuǎn)移而不是消除縮孔;另一方面
,大面積地使用冷鐵而獲得了減少補(bǔ)縮或無(wú)冒口的效果
,只是無(wú)意識(shí)地增加了鑄型強(qiáng)度而不是冷鐵減少了液體或共晶凝固收縮。事實(shí)上
,如果冷鐵使用過(guò)多
,影響了石墨球的長(zhǎng)大及石墨化的程度,相反會(huì)加劇收縮
。
2.4鑄型強(qiáng)度和剛度
由于球鐵大都選擇共晶或過(guò)共晶成分
,鐵液在鑄型中冷卻至共晶溫度所經(jīng)過(guò)的時(shí)間較長(zhǎng),也就是鑄型所承受的鐵液靜壓力的時(shí)間要比亞共晶成分的灰鑄鐵要長(zhǎng)
,鑄型也就更容易產(chǎn)生壓縮性變形
。當(dāng)石墨化膨脹引起的體積增加不能抵消液體收縮+凝固收縮+鑄型變形體積時(shí),產(chǎn)生縮孔也就在所難免
。所以
,足夠的鑄型剛度及抗壓強(qiáng)度是實(shí)現(xiàn)無(wú)冒口鑄造的重要條件,有許多覆砂鐵型鑄造工藝實(shí)現(xiàn)無(wú)冒口鑄造既是這一理論的證明
。
2.5孕育處理
強(qiáng)效孕育劑及瞬時(shí)延后孕育工藝既能給予鐵液大量的核心質(zhì)點(diǎn)
,又能防止孕育衰退,能夠保證球墨鑄鐵在共晶凝固時(shí)有足夠的石墨球數(shù)
;多而小的石墨球減少了液體中的C向石墨核心轉(zhuǎn)移的距離
,加快了石墨化速度,短時(shí)內(nèi)大量的共晶凝固又能釋放出較多的結(jié)晶潛熱
,減少了過(guò)冷度
,既能防止白口的產(chǎn)生,又能加強(qiáng)石墨化膨脹
。因而
。強(qiáng)效孕育對(duì)提高球墨鑄鐵的自補(bǔ)縮能力至關(guān)重要。
2.6鐵液過(guò)濾
鐵液經(jīng)過(guò)過(guò)濾,濾除了部分氧化夾雜
,使鐵液的微觀(guān)流動(dòng)性增強(qiáng)
,可以降低微觀(guān)縮孔的產(chǎn)生幾率
。
2.7鑄件模數(shù)
由于鑄態(tài)珠光體球鐵需要加入阻礙石墨化的元素
,這會(huì)影響石墨化程度
,對(duì)鑄件實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)縮目的有一定影響,所以有資料介紹
,無(wú)冒口鑄造適用于牌號(hào)在QT500以下的球墨鑄鐵
。除此之外,由鑄件的形狀尺寸所決定的模數(shù)應(yīng)在3.1cm以上
。
值得注意的是