《高強(qiáng)度灰鑄鐵熔煉技術(shù)》

1、高強(qiáng)度灰鑄鐵熔煉技術(shù)   信息來(lái)源:長(zhǎng)城須崎鑄造股份 原曉雷 張守全  2006-2-12字體大小:小 中 大網(wǎng)友評(píng)論 1 條  進(jìn)入論壇   【摘要】本文介紹了在電爐熔煉過(guò)程中，如何在較高的碳當(dāng)量和較好的機(jī)加工性能要求的條件下獲得高強(qiáng)度灰鑄鐵的熔煉技術(shù)，以及如何對(duì)材料的微量元素進(jìn)行控制。關(guān)鍵詞：灰鑄鐵 碳當(dāng)量 力學(xué)性能 加工性能 微量元素長(zhǎng)城須崎鑄造股份簡(jiǎn)稱CSMF傳統(tǒng)的灰鑄鐵熔煉控制方向是低碳高強(qiáng)度鑄鐵C：2。3這樣的材料雖然能夠滿.     【摘要】

2、本文介紹了在電爐熔煉過(guò)程中，如何在較高的碳當(dāng)量和較好的機(jī)加工性能要求的條件下獲得高強(qiáng)度灰鑄鐵的熔煉技術(shù)，以及如何對(duì)材料的微量元素進(jìn)行控制。 關(guān)鍵詞：灰鑄鐵 碳當(dāng)量 力學(xué)性能 加工性能 微量元素 城須崎鑄造股份簡(jiǎn)稱CSMF傳統(tǒng)的灰鑄鐵熔煉控制方向低碳高強(qiáng)度鑄鐵C：2.73.0，Si：2.02.3，Mn：0.91.3樣的材料雖然能夠滿足材料機(jī)械性能的要求，但其鑄造性能、加工性能卻較差，隨著公司市場(chǎng)開(kāi)發(fā)拓展，越來(lái)越多的高難度、高技術(shù)質(zhì)量要求的鑄造產(chǎn)品納入CSMF的生產(chǎn)序列，特別是CSMF用工頻電爐熔煉工藝取代沖天爐熔煉工藝，如何在電爐熔煉條件下獲得高碳當(dāng)量高強(qiáng)度鑄鐵，滿足顧客的定貨要求，是我們當(dāng)時(shí)的

3、一個(gè)研究課題，本文表達(dá)了電爐熔煉的條件下高強(qiáng)度灰鑄鐵的生產(chǎn)技術(shù)。 1 影響材料性能的因素合金元素對(duì)材料性能的影響 在灰鑄鐵中的合金元素主要是指Mn、Cr、Cu、Sn、Mo等促進(jìn)珠光體生成元素，這些元素含量會(huì)直接影響珠光體的含量，同時(shí)由于合金元素的參加，在一定程度上細(xì)化了石墨，使基體中鐵素體的量減少甚至消失，珠光體那么在一定的程度上得到細(xì)化，而且其中的鐵素體由于有一定量的合金元素而得到固溶強(qiáng)化，使鑄鐵總有較高的強(qiáng)度性能。在熔煉過(guò)程控制中，對(duì)合金的控制同樣是重要的手段。 1.3爐料配比對(duì)材料的影響 過(guò)去我們一直堅(jiān)持只要化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求就應(yīng)該能夠獲得符合標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械性能材料的觀點(diǎn)，而實(shí)際上這種觀點(diǎn)所

4、看到的只是常規(guī)化學(xué)成分，而忽略了一些合金元素和有害元素在其中所起的作用。如生鐵是Ti的主要來(lái)源，因此生鐵使用量的多少會(huì)直接影響材料中Ti的含量，對(duì)材料機(jī)械性能產(chǎn)生很大的影響。同樣廢鋼是許多合金元素的來(lái)源，因此廢鋼用量對(duì)鑄鐵的機(jī)械性能的影響是非常直接的。在電爐投入使用的初期，我們一直沿用了沖天爐的爐料配比生鐵：2535%，廢鋼：3035%結(jié)果材料的機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度很低，當(dāng)我們意識(shí)到廢鋼的使用量會(huì)對(duì)鑄鐵的性能有影響時(shí)及時(shí)調(diào)整了廢鋼的用量之后，問(wèn)題很快得到了解決，因此廢鋼在熔化控制過(guò)程中是一項(xiàng)非常重要的控制數(shù)。因此爐料配比對(duì)鑄鐵材料的機(jī)械性能有著直接的影響，是熔煉控制的重點(diǎn)。 1.4微量元素對(duì)材料性

5、能的影響 以往我們?cè)谌蹮掃^(guò)程中只注意常規(guī)五大元素對(duì)鑄鐵材質(zhì)的影響，而對(duì)其它一些微量元素的作用僅僅只是一個(gè)定性的認(rèn)識(shí)，卻很少對(duì)他們進(jìn)行定量的分析討論，近年來(lái)，由于鑄造技術(shù)的進(jìn)步，熔煉設(shè)備也在不斷的更新，沖天爐已逐漸被電爐所代替。電爐熔煉固然有其沖天爐不可比較的優(yōu)點(diǎn)，但電爐熔煉也喪失了沖天爐熔煉的一些優(yōu)點(diǎn)，這樣一些微量元素對(duì)鑄鐵的影響也就反映出來(lái)。由于沖天爐內(nèi)的冶金反響非常強(qiáng)烈，爐料是處于氧化性很強(qiáng)的氣氛中，絕大局部都被氧化，隨爐渣一起排出，只有一少局部會(huì)殘留在鐵水中，因此一些對(duì)鑄件有不利影響的微量元素通過(guò)沖天爐的冶金過(guò)程，一般不會(huì)對(duì)鑄鐵形成不利影響。在沖天爐的熔煉過(guò)程中，焦炭中的氮和空氣中的氮?dú)?/p>

6、N2在高溫下，一局部分解會(huì)以原子的形式溶入鐵水中，使得鐵水中的氮含量相對(duì)很高。 據(jù)統(tǒng)計(jì)自電爐投產(chǎn)以來(lái)，由于鉛含量高造成的廢品和因含鉛量太高無(wú)法調(diào)整而報(bào)廢的鐵水不下百噸，而因含氮量缺乏造成的不合格品數(shù)量也相當(dāng)高，給公司造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。 在我們多年的電爐熔煉經(jīng)驗(yàn)和理論根底上，我認(rèn)為在電爐熔煉過(guò)程中重點(diǎn)微量元素主要有N、Pb、Ti，這些元素對(duì)灰鑄鐵的影響主要有以下幾方面： 鉛 當(dāng)鐵水中的鉛含量較高時(shí)>20PPm，尤其是與較高的含氫量相互作用，在厚大斷面的鑄件很容易形成魏氏石墨，這是因?yàn)闃?shù)脂砂的保溫性能好，鐵水在鑄型中冷卻較慢，對(duì)厚大斷面這種傾向更為明顯，鐵水處于液態(tài)保溫時(shí)間較長(zhǎng)，由于鉛和氫

7、的作用使鐵水凝固比較接近于平衡狀態(tài)下的凝固條件。當(dāng)這類鑄件凝固完畢，繼續(xù)冷卻時(shí)，奧氏體中的碳要析出，成為固態(tài)下的二次石墨。在正常情況下，二次石墨僅使共晶石墨片增厚，這對(duì)力學(xué)性能不會(huì)產(chǎn)生很大影響。但含氮和氫量高時(shí)，會(huì)使奧氏體同一定晶面上石墨外表能降低，使二次石墨沿著奧氏體一定晶面長(zhǎng)大，伸入金屬基體中，在顯微鏡下觀察，在片狀石墨片的側(cè)面長(zhǎng)出許多象毛刺一樣的小石墨片，俗稱石墨長(zhǎng)毛，這就是魏氏石墨及形成原因。在鑄鐵中的鋁能促使鐵液吸氫，而增加其氫含量，因此鋁對(duì)魏氏石墨的形成，也有間接的影響。 當(dāng)鑄鐵中出現(xiàn)魏氏石墨時(shí)，對(duì)其力學(xué)性能影響很大，尤其是強(qiáng)度、硬度，嚴(yán)重時(shí)可降低50%左右。 魏氏石墨有以下金相特

8、征： 1在100倍的顯微照片上，粗大的石墨片上附著許多刺狀小石墨片，即為魏氏石墨。 2同共晶片狀石墨關(guān)系是相互連接的。 3常溫下成為魏氏石墨網(wǎng)絡(luò)延伸入基體中，就成為基體脆弱面，會(huì)顯著降低灰鑄鐵的力學(xué)性能。但從斷面看，斷裂裂紋仍是沿共晶片狀石墨擴(kuò)展的。如圖1所示： 圖1 魏氏石墨 ×100氮 適量的氮能促進(jìn)石墨形核，穩(wěn)定珠光體，改善灰鑄鐵組織，提高灰鑄鐵的性能。 氮對(duì)灰鑄鐵的影響主要有兩方面，一是對(duì)石墨形態(tài)的影響，另一方面是對(duì)基體組織的影響。 氮對(duì)石墨形態(tài)的作用是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程。主要表現(xiàn)在：石墨外表吸附層的影響和共晶團(tuán)尺寸大小的影響。由于氮在石墨中幾乎不溶解，因此，在共晶凝固過(guò)程中

9、氮不斷吸附在石墨生長(zhǎng)的前沿和石墨兩側(cè)，導(dǎo)致石墨在析出過(guò)程中，其周?chē)鷿舛仍龈撸绕湓谑煜蜩F水中的尖端時(shí)，影響液 固界面上的石墨生長(zhǎng)。氮在共晶生長(zhǎng)過(guò)程中石墨片尖端和兩側(cè)氮的濃度分布存在明顯的差異。由于氮原子在石墨外表上的吸附層能夠阻礙碳原子向石墨外表的擴(kuò)散。石墨前沿的氮濃度比兩側(cè)高時(shí)，石墨長(zhǎng)度方向的生長(zhǎng)速度降低，相比之下，側(cè)向生長(zhǎng)就變得容易些，其結(jié)果使石墨變短、變粗。同時(shí)由于石墨生長(zhǎng)過(guò)程中總會(huì)存在缺陷，氮原子的一局部被吸附在缺陷位置而不能擴(kuò)散，將會(huì)在石墨長(zhǎng)大的前沿上局部非對(duì)稱傾斜晶界，其余局部仍按原方向長(zhǎng)大，從而石墨產(chǎn)生分枝，石墨分枝的增加，是石墨變短的另一個(gè)原因。這樣以來(lái)，由于石墨組織的細(xì)化

10、，減小了其對(duì)基體組織的割裂作用，有利于鑄鐵性能的提高。 氮對(duì)基體組織的影響作用，一是由于它是珠光體穩(wěn)定元素，氮含量的增加，使鑄鐵共析轉(zhuǎn)變溫度降低。因此，當(dāng)灰鑄鐵中含有一定量的氮時(shí)，能使共析轉(zhuǎn)變過(guò)冷度增加，從而細(xì)化珠光體。另一方面是由于氮的原子半徑比碳和鐵都小，可以作為間隙原子固溶于鐵素體和滲碳體中，使其晶格產(chǎn)生畸變。由于上述兩方面的原因，氮能對(duì)基體產(chǎn)生強(qiáng)化作用。 雖然氮可以提高灰鑄鐵的性能，但是，當(dāng)其超過(guò)一定量時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氮?dú)饪缀惋@微裂紋如圖2所示，所以對(duì)氮的控制應(yīng)是在一定范圍內(nèi)的控制。 一般為70120PPm，當(dāng)超過(guò)180PPm時(shí)鑄鐵的性能將會(huì)急劇下降。 圖2 氮?dú)饪譚i在鑄鐵中是屬于一種有害

11、元素，究其原因是鈦與氮的親和力較強(qiáng)，當(dāng)灰鑄鐵中的鈦含量較高時(shí)無(wú)益于氮的強(qiáng)化作用，首先與氮形成TiN化合物，這就減少了固溶于鑄鐵中的自由氮，事實(shí)上正是由于這種自由氮對(duì)灰鑄鐵起著固溶強(qiáng)化的作用。因此鈦含量的上下間接的影響著灰鑄鐵的性能。 2 熔煉控制技術(shù) 2.1 材料化學(xué)成分的選擇 通過(guò)上述分析，對(duì)化學(xué)成分的控制是熔煉技術(shù)中非常重要的，它是熔煉控制的根底。所以合理的化學(xué)成分，是保證材料性能的根底。通常對(duì)于高強(qiáng)度鑄鐵抗拉強(qiáng)度300N/mm2的成分控制主要有等。C、Si、Mn、P、S、Cu、Cr、Pb、N 表1 GB牌號(hào)化學(xué)成分% C Si Mn P S Cu Cr Pb N3.03.3 1.51.9

12、 0.60.9 <0.06 <0.1 0.40.8 <0.12 <20ppm 70120ppm2.2爐料配比確實(shí)定 表2 爐料配比% 生鐵 廢鋼 回爐鐵520 5070 其余2.3微量元素的控制技術(shù) 實(shí)際過(guò)程控制中，根據(jù)對(duì)爐料的分析，確認(rèn)鉛的來(lái)源主要是廢鋼，所以對(duì)原材料中鉛的控制主要是要對(duì)廢鋼中Pb夾物的控制,通常鉛含量控制在15ppm以下。如果當(dāng)原鐵水中含鉛量>20ppm時(shí)，在進(jìn)行孕育處理時(shí)進(jìn)行特殊變質(zhì)處理。 由于Ti主要來(lái)源于生鐵，所以對(duì)Ti的控制主要是控制生鐵，這樣一方面是在采購(gòu)時(shí)要對(duì)生鐵中的Ti含量提出嚴(yán)格要求，通常要求生鐵含鈦量為：Ti<0.8%,

13、另一方面是要根據(jù)生鐵的含鈦量及時(shí)調(diào)整使用量。 主要來(lái)源于增碳材料和廢鋼中,因此對(duì)N的控制主要是控制增碳材料和廢鋼，但是正象上面所述過(guò)低過(guò)高對(duì)灰鑄鐵的性能都有不利的一面，因此對(duì)N的含量控制范圍一般為：70120ppm，但是N的含量還要和Ti含量有一個(gè)合理的匹配，通常N與Ti的關(guān)系為：N：Ti=1：3.42即0.01%的Ti可吸收30PPm的氮，生產(chǎn)時(shí)一般建議氮量為：N=0.0060.01+Ti/3.42。圖3為在灰鑄鐵中鈦與氮的關(guān)系。 圖3 氮與鈦的關(guān)系2.4熔煉工藝的控制技術(shù) 1孕育技術(shù) 孕育處理目的在于促進(jìn)石墨化，降低白口傾向，降低端面敏感性；控制石墨形態(tài)，消除過(guò)冷石墨；適當(dāng)增加共晶團(tuán)數(shù)和促

14、進(jìn)細(xì)片狀珠光體的形成，從而到達(dá)改善鑄鐵的強(qiáng)度性能和其它性能的目的。在實(shí)際過(guò)程控制中，需要控制的參數(shù)如下： 表3 孕育處理參數(shù)孕育劑種類 粒度 參加量 孕育方式 孕育溫度 孕育有效時(shí)間 75Si-Fe 35 0.30.6 二極孕育 14201460 10分鐘鐵液溫度對(duì)孕育的影響及控制鐵液溫度對(duì)孕育的影響顯著。在一定的范圍內(nèi)提高鐵液的過(guò)熱溫度并保持一定時(shí)間，可以使鐵液中殘存著未溶的石墨質(zhì)點(diǎn)，完全溶入鐵液中，以消除生鐵的遺傳影響，充分發(fā)揮孕育劑的孕育作用，提高鐵水受孕育能力。過(guò)程控制中，對(duì)過(guò)熱溫度提高到15001520，對(duì)孕育處理溫度控制在14201450。 孕育劑的粒度是孕育劑狀況的重要指標(biāo)，對(duì)孕

15、育效果有很大影響。粒度過(guò)細(xì)，易于分散或被氧化進(jìn)入溶渣而失去作用，粒度太大，孕育劑熔化或溶解不盡，不僅不能充分發(fā)揮孕育作用，反而會(huì)造成偏析、硬點(diǎn)、過(guò)冷石墨等缺陷。因而對(duì)孕育劑的粒度盡量控制在25mm。保證孕育效果。 過(guò)程控制中孕育工藝主要在孕育槽孕育，這樣對(duì)一包澆注的鑄件，根本可以在孕育衰退前澆注結(jié)束。但對(duì)于比較大的件和雙澆包澆注的件，不能滿足要求。因而采用了晚期孕育方法：即在澆注鑄件之前，在澆包中進(jìn)行浮硅孕育孕育量為0.1%，這樣減小了或不存在孕育衰退，提高了孕育效果。 2合金化處理 合金化處理向普通鑄鐵中參加少量的合金元素，提高灰鑄鐵的力學(xué)性能。在熔煉過(guò)程控制中，對(duì)合金的參加，主要是針對(duì)顧客

16、要求淬火的件和導(dǎo)軌比較厚大的件，主要參加的合金元素及參加量。如表4所示： 表4 常用合金元素及含量 Cu Sn Cr 0.40.7% 0.050.08% 0.10.2%這樣在一定程度上保證了由于CE值的提高造成性能的下降，而且對(duì)淬火件來(lái)說(shuō)，提高了淬火時(shí)的淬透性。保證了淬火深度。1) 對(duì)熔煉過(guò)程的溫度控制如圖4： 圖4電爐熔煉過(guò)程曲線圖中OA段是投料熔化過(guò)程，這個(gè)階段重點(diǎn)控制的加料順序，按廢鋼、機(jī)鐵、生鐵的先后順序進(jìn)行加料，為了減少合金元素的燒損，鐵合金應(yīng)在最后參加，當(dāng)冷料全部化清后升溫至1450即A點(diǎn)，。如果低于1450時(shí)那么有增碳劑或鐵合金不完全溶解的危險(xiǎn)。 在AB段，應(yīng)做如下處理： 測(cè)溫；

17、 扒渣； 取樣分析化學(xué)成分； 利用熱光譜儀對(duì)常規(guī)元素和微量元素進(jìn)行分析； 取三角試片測(cè)CW值； 根據(jù)各種檢測(cè)結(jié)果對(duì)鐵水進(jìn)行調(diào)整后，繼續(xù)送電10分鐘后重新取樣分析，確認(rèn)所有數(shù)據(jù)正常后繼續(xù)升溫至1500左右，即C點(diǎn)。在CD段，讓鐵水靜置5至10分鐘后取三角試片測(cè)試CW值，測(cè)溫后準(zhǔn)備出鐵。 三角試片的控制 對(duì)于不同牌號(hào)，確定不同三角試塊的白口CW控制范圍，結(jié)合爐前成份分析確定鐵水質(zhì)量。 3 結(jié)論 上述灰鑄鐵的熔煉技術(shù)，自1996年至2003年間在CSMF已成功的應(yīng)用了8年，鑄件的CE控制在3.63.9的前提下，不管是抗拉強(qiáng)度指標(biāo)，還是實(shí)體硬度指標(biāo)特別是局部機(jī)床件導(dǎo)軌硬度都滿足要求，很大程度上提高了鑄

18、件的切削性能。經(jīng)證明此項(xiàng)技術(shù)已是一種定型的技術(shù)，其控制要點(diǎn)如下： 3.1 材料化學(xué)成分的控制 3.2 爐料配比確實(shí)定 3.3 微量元素的控制技術(shù) 3.4 孕育處理工藝的控制 3.5 合金化處理 3.6 對(duì)熔煉過(guò)程的溫度控制 3.7 三角試片的控制 參考資料0. 鑄造合金及其熔煉 機(jī)械工業(yè)出版社 氮合金元素 際密烘金屬 密烘技術(shù)安裝手冊(cè) 國(guó)際密烘金屬 · 相關(guān)主題關(guān)鍵字: · 灰鑄鐵· 熔煉· 性能· 控制 高強(qiáng)度灰鑄鐵熔煉技術(shù)原作者:長(zhǎng)城須崎鑄造股份 原曉雷 張守全   出處:【論文摘要】【摘要】本文介紹了在電爐熔煉過(guò)程中，

19、如何在較高的碳當(dāng)量和較好的機(jī)加工性能要求的條件下獲得高強(qiáng)度灰鑄鐵的熔煉技術(shù)，以及如何對(duì)材料的微量元素進(jìn)行控制。 關(guān)鍵詞：灰鑄鐵 碳當(dāng)量 力學(xué)性能 加工性能 微量元素 長(zhǎng)城須崎鑄造股份簡(jiǎn)稱CSMF傳統(tǒng)的灰鑄鐵熔煉控制方向是低碳高強(qiáng)度鑄鐵C：2.73.0，Si：2.02.3，Mn：0.91.3這樣的材料雖然能夠滿足材料機(jī)械性能的要求，但其鑄造性能、加工性能卻較差，隨著公司市場(chǎng)開(kāi)發(fā)拓展，越來(lái)越多的高難度、高技術(shù)質(zhì)量要求的鑄造產(chǎn)品納入CSMF的生產(chǎn)序列，特別是CSMF用工頻電爐熔煉工藝取代沖天爐熔煉工藝，如何在電爐熔煉條件下獲得高碳當(dāng)量高強(qiáng)度鑄鐵，滿足顧客的定貨要求，是我們當(dāng)時(shí)的一個(gè)研究課題，本文表達(dá)

20、了電爐熔煉的條件下高強(qiáng)度灰鑄鐵的生產(chǎn)技術(shù)。 1 影響材料性能的因素 1.1 碳當(dāng)量對(duì)材料性能的影響 決定灰鑄鐵性能的主要因素為石墨形態(tài)和金屬基體的性能。當(dāng)碳當(dāng)量CE=C+1/3Si較高時(shí)，石墨的數(shù)量增加，在孕育條件不好或有微量有害元素時(shí)，石墨形狀惡化。這樣的石墨使金屬基體能夠承受負(fù)荷的有效面積減少，而且在承受負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，使金屬基體的強(qiáng)度不能正常發(fā)揮，從而降低鑄鐵的強(qiáng)度。在材料中珠光體具有好的強(qiáng)度、硬度，而鐵素體那么質(zhì)底較軟而且強(qiáng)度較低。當(dāng)隨著C、Si的量提高，會(huì)使珠光體量減少，鐵素體量增加。因此，碳當(dāng)量的提高將在石墨形狀和基體組織兩方面影響鑄鐵鑄件的抗拉強(qiáng)度和鑄件實(shí)體的硬度。在熔煉

21、過(guò)程控制中，碳當(dāng)量的控制是解決材料性能的一個(gè)很重要的因素。 1.2合金元素對(duì)材料性能的影響 在灰鑄鐵中的合金元素主要是指Mn、Cr、Cu、Sn、Mo等促進(jìn)珠光體生成元素，這些元素含量會(huì)直接影響珠光體的含量，同時(shí)由于合金元素的參加，在一定程度上細(xì)化了石墨，使基體中鐵素體的量減少甚至消失，珠光體那么在一定的程度上得到細(xì)化，而且其中的鐵素體由于有一定量的合金元素而得到固溶強(qiáng)化，使鑄鐵總有較高的強(qiáng)度性能。在熔煉過(guò)程控制中，對(duì)合金的控制同樣是重要的手段。 1.3爐料配比對(duì)材料的影響 過(guò)去我們一直堅(jiān)持只要化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求就應(yīng)該能夠獲得符合標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械性能材料的觀點(diǎn)，而實(shí)際上這種觀點(diǎn)所看到的只是常規(guī)化學(xué)成分

22、，而忽略了一些合金元素和有害元素在其中所起的作用。如生鐵是Ti的主要來(lái)源，因此生鐵使用量的多少會(huì)直接影響材料中Ti的含量，對(duì)材料機(jī)械性能產(chǎn)生很大的影響。同樣廢鋼是許多合金元素的來(lái)源，因此廢鋼用量對(duì)鑄鐵的機(jī)械性能的影響是非常直接的。在電爐投入使用的初期，我們一直沿用了沖天爐的爐料配比生鐵：2535%，廢鋼：3035%結(jié)果材料的機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度很低，當(dāng)我們意識(shí)到廢鋼的使用量會(huì)對(duì)鑄鐵的性能有影響時(shí)及時(shí)調(diào)整了廢鋼的用量之后，問(wèn)題很快得到了解決，因此廢鋼在熔化控制過(guò)程中是一項(xiàng)非常重要的控制參數(shù)。因此爐料配比對(duì)鑄鐵材料的機(jī)械性能有著直接的影響，是熔煉控制的重點(diǎn)。 1.4微量元素對(duì)材料性能的影響 以往我們?cè)?/p>

23、熔煉過(guò)程中只注意常規(guī)五大元素對(duì)鑄鐵材質(zhì)的影響，而對(duì)其它一些微量元素的作用僅僅只是一個(gè)定性的認(rèn)識(shí)，卻很少對(duì)他們進(jìn)行定量的分析討論，近年來(lái)，由于鑄造技術(shù)的進(jìn)步，熔煉設(shè)備也在不斷的更新，沖天爐已逐漸被電爐所代替。電爐熔煉固然有其沖天爐不可比較的優(yōu)點(diǎn)，但電爐熔煉也喪失了沖天爐熔煉的一些優(yōu)點(diǎn)，這樣一些微量元素對(duì)鑄鐵的影響也就反映出來(lái)。由于沖天爐內(nèi)的冶金反響非常強(qiáng)烈，爐料是處于氧化性很強(qiáng)的氣氛中，絕大局部都被氧化，隨爐渣一起排出，只有一少局部會(huì)殘留在鐵水中，因此一些對(duì)鑄件有不利影響的微量元素通過(guò)沖天爐的冶金過(guò)程，一般不會(huì)對(duì)鑄鐵形成不利影響。在沖天爐的熔煉過(guò)程中，焦炭中的氮和空氣中的氮?dú)釴2在高溫下，一局部

24、分解會(huì)以原子的形式溶入鐵水中，使得鐵水中的氮含量相對(duì)很高。 據(jù)統(tǒng)計(jì)自電爐投產(chǎn)以來(lái)，由于鉛含量高造成的廢品和因含鉛量太高無(wú)法調(diào)整而報(bào)廢的鐵水不下百噸，而因含氮量缺乏造成的不合格品數(shù)量也相當(dāng)高，給公司造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。 在我們多年的電爐熔煉經(jīng)驗(yàn)和理論根底上，我認(rèn)為在電爐熔煉過(guò)程中重點(diǎn)微量元素主要有N、Pb、Ti，這些元素對(duì)灰鑄鐵的影響主要有以下幾方面： 鉛 當(dāng)鐵水中的鉛含量較高時(shí)>20PPm，尤其是與較高的含氫量相互作用，在厚大斷面的鑄件很容易形成魏氏石墨，這是因?yàn)闃?shù)脂砂的保溫性能好，鐵水在鑄型中冷卻較慢，對(duì)厚大斷面這種傾向更為明顯，鐵水處于液態(tài)保溫時(shí)間較長(zhǎng)，由于鉛和氫的作用使鐵水凝固比較

25、接近于平衡狀態(tài)下的凝固條件。當(dāng)這類鑄件凝固完畢，繼續(xù)冷卻時(shí)，奧氏體中的碳要析出，成為固態(tài)下的二次石墨。在正常情況下，二次石墨僅使共晶石墨片增厚，這對(duì)力學(xué)性能不會(huì)產(chǎn)生很大影響。但含氮和氫量高時(shí)，會(huì)使奧氏體同一定晶面上石墨外表能降低，使二次石墨沿著奧氏體一定晶面長(zhǎng)大，伸入金屬基體中，在顯微鏡下觀察，在片狀石墨片的側(cè)面長(zhǎng)出許多象毛刺一樣的小石墨片，俗稱石墨長(zhǎng)毛，這就是魏氏石墨及形成原因。在鑄鐵中的鋁能促使鐵液吸氫，而增加其氫含量，因此鋁對(duì)魏氏石墨的形成，也有間接的影響。 當(dāng)鑄鐵中出現(xiàn)魏氏石墨時(shí)，對(duì)其力學(xué)性能影響很大，尤其是強(qiáng)度、硬度，嚴(yán)重時(shí)可降低50%左右。 魏氏石墨有以下金相特征： 1在100倍的

26、顯微照片上，粗大的石墨片上附著許多刺狀小石墨片，即為魏氏石墨。 2同共晶片狀石墨關(guān)系是相互連接的。 3常溫下成為魏氏石墨網(wǎng)絡(luò)延伸入基體中，就成為基體脆弱面，會(huì)顯著降低灰鑄鐵的力學(xué)性能。但從斷面看，斷裂裂紋仍是沿共晶片狀石墨擴(kuò)展的。如圖1所示： 圖1 魏氏石墨 ×100氮 適量的氮能促進(jìn)石墨形核，穩(wěn)定珠光體，改善灰鑄鐵組織，提高灰鑄鐵的性能。 氮對(duì)灰鑄鐵的影響主要有兩方面，一是對(duì)石墨形態(tài)的影響，另一方面是對(duì)基體組織的影響。 氮對(duì)石墨形態(tài)的作用是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程。主要表現(xiàn)在：石墨外表吸附層的影響和共晶團(tuán)尺寸大小的影響。由于氮在石墨中幾乎不溶解，因此，在共晶凝固過(guò)程中氮不斷吸附在石墨生長(zhǎng)

27、的前沿和石墨兩側(cè)，導(dǎo)致石墨在析出過(guò)程中，其周?chē)鷿舛仍龈撸绕湓谑煜蜩F水中的尖端時(shí)，影響液 固界面上的石墨生長(zhǎng)。氮在共晶生長(zhǎng)過(guò)程中石墨片尖端和兩側(cè)氮的濃度分布存在明顯的差異。由于氮原子在石墨外表上的吸附層能夠阻礙碳原子向石墨外表的擴(kuò)散。石墨前沿的氮濃度比兩側(cè)高時(shí)，石墨長(zhǎng)度方向的生長(zhǎng)速度降低，相比之下，側(cè)向生長(zhǎng)就變得容易些，其結(jié)果使石墨變短、變粗。同時(shí)由于石墨生長(zhǎng)過(guò)程中總會(huì)存在缺陷，氮原子的一局部被吸附在缺陷位置而不能擴(kuò)散，將會(huì)在石墨長(zhǎng)大的前沿上局部非對(duì)稱傾斜晶界，其余局部仍按原方向長(zhǎng)大，從而石墨產(chǎn)生分枝，石墨分枝的增加，是石墨變短的另一個(gè)原因。這樣以來(lái)，由于石墨組織的細(xì)化，減小了其對(duì)基體組織

28、的割裂作用，有利于鑄鐵性能的提高。 氮對(duì)基體組織的影響作用，一是由于它是珠光體穩(wěn)定元素，氮含量的增加，使鑄鐵共析轉(zhuǎn)變溫度降低。因此，當(dāng)灰鑄鐵中含有一定量的氮時(shí)，能使共析轉(zhuǎn)變過(guò)冷度增加，從而細(xì)化珠光體。另一方面是由于氮的原子半徑比碳和鐵都小，可以作為間隙原子固溶于鐵素體和滲碳體中，使其晶格產(chǎn)生畸變。由于上述兩方面的原因，氮能對(duì)基體產(chǎn)生強(qiáng)化作用。 雖然氮可以提高灰鑄鐵的性能，但是，當(dāng)其超過(guò)一定量時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氮?dú)饪缀惋@微裂紋如圖2所示，所以對(duì)氮的控制應(yīng)是在一定范圍內(nèi)的控制。 一般為70120PPm，當(dāng)超過(guò)180PPm時(shí)鑄鐵的性能將會(huì)急劇下降。 圖2 氮?dú)饪譚i在鑄鐵中是屬于一種有害元素，究其原因是鈦與

29、氮的親和力較強(qiáng)，當(dāng)灰鑄鐵中的鈦含量較高時(shí)無(wú)益于氮的強(qiáng)化作用，首先與氮形成TiN化合物，這就減少了固溶于鑄鐵中的自由氮，事實(shí)上正是由于這種自由氮對(duì)灰鑄鐵起著固溶強(qiáng)化的作用。因此鈦含量的上下間接的影響著灰鑄鐵的性能。 2 熔煉控制技術(shù) 2.1 材料化學(xué)成分的選擇 通過(guò)上述分析，對(duì)化學(xué)成分的控制是熔煉技術(shù)中非常重要的，它是熔煉控制的根底。所以合理的化學(xué)成分，是保證材料性能的根底。通常對(duì)于高強(qiáng)度鑄鐵抗拉強(qiáng)度300N/mm2的成分控制主要有等。C、Si、Mn、P、S、Cu、Cr、Pb、N 表1 GB牌號(hào)化學(xué)成分% C Si Mn P S Cu Cr Pb N3.03.3 1.51.9 0.60.9 &l

30、t;0.06 <0.1 0.40.8 <0.12 <20ppm 70120ppm 2.2爐料配比確實(shí)定 表2 爐料配比% 生鐵 廢鋼 回爐鐵520 5070 其余2.3微量元素的控制技術(shù) 實(shí)際過(guò)程控制中，根據(jù)對(duì)爐料的分析，確認(rèn)鉛的來(lái)源主要是廢鋼，所以對(duì)原材料中鉛的控制主要是要對(duì)廢鋼中Pb夾物的控制,通常鉛含量控制在15ppm以下。如果當(dāng)原鐵水中含鉛量>20ppm時(shí)，在進(jìn)行孕育處理時(shí)進(jìn)行特殊變質(zhì)處理。 由于Ti主要來(lái)源于生鐵，所以對(duì)Ti的控制主要是控制生鐵，這樣一方面是在采購(gòu)時(shí)要對(duì)生鐵中的Ti含量提出嚴(yán)格要求，通常要求生鐵含鈦量為：Ti<0.8%,另一方面是要根據(jù)生

31、鐵的含鈦量及時(shí)調(diào)整使用量。 主要來(lái)源于增碳材料和廢鋼中,因此對(duì)N的控制主要是控制增碳材料和廢鋼，但是正象上面所述過(guò)低過(guò)高對(duì)灰鑄鐵的性能都有不利的一面，因此對(duì)N的含量控制范圍一般為：70120ppm，但是N的含量還要和Ti含量有一個(gè)合理的匹配，通常N與Ti的關(guān)系為：N：Ti=1：3.42即0.01%的Ti可吸收30PPm的氮，生產(chǎn)時(shí)一般建議氮量為：N=0.0060.01+Ti/3.42。圖3為在灰鑄鐵中鈦與氮的關(guān)系。 圖3 氮與鈦的關(guān)系2.4熔煉工藝的控制技術(shù) 1孕育技術(shù) 孕育處理目的在于促進(jìn)石墨化，降低白口傾向，降低端面敏感性；控制石墨形態(tài)，消除過(guò)冷石墨；適當(dāng)增加共晶團(tuán)數(shù)和促進(jìn)細(xì)片狀珠光體的形

32、成，從而到達(dá)改善鑄鐵的強(qiáng)度性能和其它性能的目的。在實(shí)際過(guò)程控制中，需要控制的參數(shù)如下： 表3 孕育處理參數(shù)孕育劑種類 粒度 參加量 孕育方式 孕育溫度 孕育有效時(shí)間 75Si-Fe 35 0.30.6 二極孕育 14201460 10分鐘鐵液溫度對(duì)孕育的影響及控制鐵液溫度對(duì)孕育的影響顯著。在一定的范圍內(nèi)提高鐵液的過(guò)熱溫度并保持一定時(shí)間，可以使鐵液中殘存著未溶的石墨質(zhì)點(diǎn)，完全溶入鐵液中，以消除生鐵的遺傳影響，充分發(fā)揮孕育劑的孕育作用，提高鐵水受孕育能力。過(guò)程控制中，對(duì)過(guò)熱溫度提高到15001520，對(duì)孕育處理溫度控制在14201450。 孕育劑的粒度是孕育劑狀況的重要指標(biāo)，對(duì)孕育效果有很大影響。

33、粒度過(guò)細(xì)，易于分散或被氧化進(jìn)入溶渣而失去作用，粒度太大，孕育劑熔化或溶解不盡，不僅不能充分發(fā)揮孕育作用，反而會(huì)造成偏析、硬點(diǎn)、過(guò)冷石墨等缺陷。因而對(duì)孕育劑的粒度盡量控制在25mm。保證孕育效果。 過(guò)程控制中孕育工藝主要在孕育槽孕育，這樣對(duì)一包澆注的鑄件，根本可以在孕育衰退前澆注結(jié)束。但對(duì)于比較大的件和雙澆包澆注的件，不能滿足要求。因而采用了晚期孕育方法：即在澆注鑄件之前，在澆包中進(jìn)行浮硅孕育孕育量為0.1%，這樣減小了或不存在孕育衰退，提高了孕育效果。 2合金化處理 合金化處理向普通鑄鐵中參加少量的合金元素，提高灰鑄鐵的力學(xué)性能。在熔煉過(guò)程控制中，對(duì)合金的參加，主要是針對(duì)顧客要求淬火的件和導(dǎo)軌

34、比較厚大的件，主要參加的合金元素及參加量。如表4所示： 表4 常用合金元素及含量 Cu Sn Cr 0.40.7% 0.050.08% 0.10.2%這樣在一定程度上保證了由于CE值的提高造成性能的下降，而且對(duì)淬火件來(lái)說(shuō)，提高了淬火時(shí)的淬透性。保證了淬火深度。1) 對(duì)熔煉過(guò)程的溫度控制如圖4： 圖4電爐熔煉過(guò)程曲線圖中OA段是投料熔化過(guò)程，這個(gè)階段重點(diǎn)控制的加料順序，按廢鋼、機(jī)鐵、生鐵的先后順序進(jìn)行加料，為了減少合金元素的燒損，鐵合金應(yīng)在最后參加，當(dāng)冷料全部化清后升溫至1450即A點(diǎn)，。如果低于1450時(shí)那么有增碳劑或鐵合金不完全溶解的危險(xiǎn)。 在AB段，應(yīng)做如下處理： 測(cè)溫； 扒渣； 取樣分析

35、化學(xué)成分； 利用熱光譜儀對(duì)常規(guī)元素和微量元素進(jìn)行分析； 取三角試片測(cè)CW值； 根據(jù)各種檢測(cè)結(jié)果對(duì)鐵水進(jìn)行調(diào)整后，繼續(xù)送電10分鐘后重新取樣分析，確認(rèn)所有數(shù)據(jù)正常后繼續(xù)升溫至1500左右，即C點(diǎn)。在CD段，讓鐵水靜置5至10分鐘后取三角試片測(cè)試CW值，測(cè)溫后準(zhǔn)備出鐵。 三角試片的控制 對(duì)于不同牌號(hào)，確定不同三角試塊的白口CW控制范圍，結(jié)合爐前成份分析確定鐵水質(zhì)量。 3 結(jié)論 上述灰鑄鐵的熔煉技術(shù)，自1996年至2003年間在CSMF已成功的應(yīng)用了8年，鑄件的CE控制在3.63.9的前提下，不管是抗拉強(qiáng)度指標(biāo)，還是實(shí)體硬度指標(biāo)特別是局部機(jī)床件導(dǎo)軌硬度都滿足要求，很大程度上提高了鑄件的切削性能。經(jīng)證

36、明此項(xiàng)技術(shù)已是一種定型的技術(shù)，其控制要點(diǎn)如下： 3.1 材料化學(xué)成分的控制 3.2 爐料配比確實(shí)定 3.3 微量元素的控制技術(shù) 3.4 孕育處理工藝的控制 3.5 合金化處理 3.6 對(duì)熔煉過(guò)程的溫度控制 3.7 三角試片的控制 參考資料0. 鑄造合金及其熔煉 機(jī)械工業(yè)出版社 氮合金元素 國(guó)際密烘金屬 密烘技術(shù)安裝手冊(cè) 國(guó)際密烘金屬   20世紀(jì)80年代初，鑄鐵材料開(kāi)展進(jìn)入了頂峰期，隨后，世界的鑄鐵產(chǎn)量便出現(xiàn)急劇遞減，然而鑄鐵仍是當(dāng)今金屬材料中應(yīng)用最為廣泛的根底材料，在鑄造合金材料中占有重要地位。     由于受能源、勞動(dòng)力價(jià)格和環(huán)境

37、因素的影響，西方工業(yè)興旺國(guó)家的鑄件產(chǎn)量將會(huì)逐漸減少，轉(zhuǎn)而向開(kāi)展中國(guó)家采購(gòu)一般鑄件，但同時(shí)又會(huì)向開(kāi)展中國(guó)家出口高附加值、高技術(shù)含量的優(yōu)質(zhì)鑄件。當(dāng)前，世界經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的加速為我國(guó)鑄造業(yè)的開(kāi)展提供了機(jī)遇，國(guó)際和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)我國(guó)鑄件的需求呈持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。與此同時(shí)，鑄鐵作為一種傳統(tǒng)的金屬材料，在其質(zhì)量、性能和價(jià)格等方面正面臨著嚴(yán)酷的挑戰(zhàn)。抓緊我國(guó)鑄鐵鑄造業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)改造；努力提高鑄件質(zhì)量檔次，提高和理環(huán)境污染的水平，實(shí)現(xiàn)鑄鐵材料的高附加值化是應(yīng)付未來(lái)更加劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，滿足用戶多樣化需求的主要對(duì)策。     一、我國(guó)鑄鐵的生產(chǎn)水平及差距 

38、0;   1鑄造工藝材料及輔料     我國(guó)鑄造工藝材料如原砂、粘土、煤粉、粘結(jié)劑和涂料在品種、性能、質(zhì)量等方面與工業(yè)先進(jìn)國(guó)家之間的差距極大，以致我國(guó)的鑄件尺寸精度和外表粗糙度比國(guó)外差一到兩個(gè)等級(jí)，鑄件外表缺陷造成的廢品率比國(guó)外高幾倍。鑄造用工藝原料的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和商品化仍是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。     2鑄造工藝過(guò)程及鑄件質(zhì)量的檢測(cè)與控制     我國(guó)在鑄造工藝過(guò)程和鑄件質(zhì)量的檢測(cè)與控制方面與工業(yè)先進(jìn)國(guó)家還存在比較大的差距，主要反映在以下方面：

39、0;    鑄造工藝過(guò)程的檢測(cè)。     鑄造工藝過(guò)程的優(yōu)化和控制。     鑄件質(zhì)量的檢測(cè)。而上述檢測(cè)和控制手段的完善是提升我國(guó)鑄鐵鑄造生產(chǎn)水平的一個(gè)主要內(nèi)容。     3鑄造工藝裝備     對(duì)于鑄造生產(chǎn)，國(guó)外廣泛采用流水線大量生產(chǎn)；高壓造型、射壓造型、靜壓造型和氣沖造型；造芯全部用殼芯和冷、熱芯盒工藝。國(guó)內(nèi)除汽車(chē)等行業(yè)中少數(shù)廠家采用半自動(dòng)、自動(dòng)化流水線大量生產(chǎn)外，多數(shù)廠家仍采用較落后的鑄造工藝裝備。&

40、#160;    二、鑄鐵熔煉技術(shù)     1沖天爐技術(shù)     沖天爐居鑄鐵熔煉設(shè)備之首，至今仍擔(dān)負(fù)著80以上鑄鐵件的熔煉任務(wù)。70年代以后，符合我國(guó)特點(diǎn)的爐型和熔煉技術(shù)已逐漸完善和成熟，形成了獨(dú)具特色的多排小風(fēng)口和兩排大間距沖天爐系列。在操作技術(shù)上，從一度追求低焦耗到重視鐵液質(zhì)量，進(jìn)而講求提高技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、勞動(dòng)衛(wèi)個(gè)和環(huán)境保護(hù)的綜合指標(biāo)，逐步開(kāi)發(fā)應(yīng)用了從爐料處理、修爐、烘爐到配加料、鼓風(fēng)。爐況控制、鐵液檢驗(yàn)等全過(guò)程的操作技術(shù)。在較短的歷程中，我們?cè)跊_天爐理論研究、爐子結(jié)構(gòu)、修爐材料、送

41、風(fēng)系統(tǒng)、熱能利用、強(qiáng)化底作燃燒、爐內(nèi)氣氛調(diào)整控制、鐵液爐前檢驗(yàn)、消煙除塵、非焦炭化鐵、配料及熔煉過(guò)程計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制等諸多方自都取得了可喜的成績(jī)。     沖火爐的開(kāi)展是圍繞著提高性能和生產(chǎn)率，降低消耗，改善操作，減少污染進(jìn)行的。沖天爐性能主要表達(dá)在炭的燃燒、爐料的加熱和冶金過(guò)程三方面。隨著鑄鐵生產(chǎn)批量的擴(kuò)大和對(duì)鑄造生產(chǎn)率及鑄件質(zhì)量要求的提高，沖天爐容量也不斷增大。大容量的沖天爐熔煉狀況更穩(wěn)定，無(wú)論技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上比小爐子更具優(yōu)勢(shì)。因此，在單一品種大批量生產(chǎn)中，用一臺(tái)大容量爐子取代多臺(tái)小爐子是合理的、在國(guó)際上，沖天爐的最新開(kāi)展主要為等離子體沖大爐、無(wú)焦沖天

42、爐、新型回轉(zhuǎn)熔煉爐     參加WTO將在我們面前展現(xiàn)一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)劇烈的世界鑄件市場(chǎng)。因此；沖天爐熔煉的開(kāi)展將圍繞強(qiáng)化管理、推進(jìn)技術(shù)改造、提高規(guī)模效益進(jìn)行。我國(guó)沖天爐技術(shù)的開(kāi)展方向主要有以下假設(shè)干方面：     1走專業(yè)化生產(chǎn)道路，提高沖天爐生產(chǎn)率，向大型化、智能化。長(zhǎng)期作業(yè)方向開(kāi)展。     2爐料供給專業(yè)化、規(guī)?；?#160;    3大力開(kāi)展沖天爐配套技術(shù)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)沖天爐的控制和檢測(cè)。     4開(kāi)展

43、沖天爐一電爐雙聯(lián)熔煉技術(shù)。     5高溫優(yōu)質(zhì)鐵液是沖天爐熔煉的根本要求。     2電爐技術(shù)     感應(yīng)電爐由于具有鐵液溫度高。成分穩(wěn)定、污染少、便于調(diào)整鐵液成分的優(yōu)點(diǎn)，60年代初，在一些工業(yè)興旺國(guó)家開(kāi)始普及。近年來(lái)，中頻感應(yīng)熔煉爐的迅速開(kāi)展給鑄鐵生產(chǎn)注入了新的活力。     感應(yīng)電爐的開(kāi)展和應(yīng)用，使鑄鐵生產(chǎn)進(jìn)入了一個(gè)新階段。盡管工頻感應(yīng)電爐存在某些缺乏，但它在金屬熔煉。鐵液成分調(diào)整。金屬液的升溫和保溫，尤其作為其他熔煉爐的雙聯(lián)用爐

44、仍在普遍應(yīng)用。中頻感應(yīng)電爐特別適合熔煉合金鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵，它的迅速開(kāi)展和所顯示的優(yōu)越性，使其在鑄鐵生產(chǎn)中呈現(xiàn)出被廣泛應(yīng)用的新趨勢(shì)。     三、鑄鐵件的生產(chǎn)狀況和趨勢(shì)     1鑄鐵合金     世界鑄鐵件的生產(chǎn)狀況和趨勢(shì)是，灰鑄鐵件的比例明顯下降，但仍占優(yōu)勢(shì)。球墨鑄鐵件的產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，蠕墨鑄鐵和特種鑄鐵也有了較大的開(kāi)展。     全球的灰鑄鐵產(chǎn)量逐年下降，但從鑄鐵中的高強(qiáng)度鑄鐵所占的比重越來(lái)越大，加強(qiáng)高強(qiáng)度灰鑄鐵的試驗(yàn)研究無(wú)

45、疑是我國(guó)灰鑄鐵的開(kāi)展方向。     我國(guó)可鍛鑄鐵總產(chǎn)量在世界上名列前茅，但需求量還將有所增大。所以，今后我國(guó)可鍛鑄鐵還將有一個(gè)大的開(kāi)展。目前，我國(guó)可鍛鑄鐵的生產(chǎn)與國(guó)外的主要差距是：品種少，僅有黑心可鍛鑄鐵；質(zhì)量差；鍍鋅工藝落后；缺少耗能低、保溫性好、污染小的理想退火爐。     在鑄鐵產(chǎn)量縮減的情況下，球墨鑄鐵在鑄鐵件中所占的比率依然在增大。在西方興旺國(guó)家，通常用球墨鑄鐵件取代局部灰鑄鐵件和可鍛鑄鐵件。我國(guó)球墨鑄鐵鑄件產(chǎn)量比較低，占鑄鐵件的比例遠(yuǎn)小于興旺國(guó)家。此外，我國(guó)球墨鑄鐵件在質(zhì)量和生產(chǎn)穩(wěn)定性方面的差距也較大。

46、我國(guó)球墨鑄鐵生產(chǎn)較突出的問(wèn)題是材質(zhì)強(qiáng)韌性上、缺陷多，其原因除爐料、球化處理方法和球化劑等因素外，主要是球化處理前對(duì)鐵液含硫量要求過(guò)松。因此，為使我國(guó)球墨鑄鐵生產(chǎn)能有大幅度的增長(zhǎng)，必須大力實(shí)施能穩(wěn)定提供質(zhì)量可靠的優(yōu)質(zhì)球墨鑄鐵件的配套技術(shù)。     國(guó)內(nèi)外有蠕化工藝和蠕化劑的研究方面都到達(dá)了很高的水平，所研制的蠕化劑種類繁多，已達(dá)近百種。目前，在生產(chǎn)中應(yīng)用的蠕化劑主要是稀土用鐵鎂合金、稀土硅鈣合金和稀土鎂鈦合金。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的蠕化處理工藝主要有沖入法、隨流法、氣動(dòng)法和型內(nèi)法等。蠕墨鑄鐵已用于大量生產(chǎn)，建有生產(chǎn)線用感應(yīng)電爐熔化，質(zhì)量根本穩(wěn)定。 

47、0;   隨著現(xiàn)代化工業(yè)的開(kāi)展，對(duì)具有特殊性能的材料的需求量不斷增長(zhǎng)，向我國(guó)特種鑄鐵抗磨、耐蝕和耐熱鑄鐵的開(kāi)展速度較緩慢，技術(shù)水平和國(guó)外差距較大。為了適應(yīng)新形勢(shì)下國(guó)民經(jīng)濟(jì)開(kāi)展的需要，特種鑄鐵的研究今后將成為我國(guó)鑄鐵開(kāi)展的一個(gè)重要方向。2鑄鐵合金的開(kāi)展     1高強(qiáng)化、薄壁化是我國(guó)灰鑄鐵的開(kāi)展方向鑄鐵薄壁化、輕量化、強(qiáng)韌化是為了滿足工程界對(duì)工程材料節(jié)能性、回用性兩方面的要求，適應(yīng)“人類可持續(xù)開(kāi)展戰(zhàn)略的需要。鑄件的“薄壁高強(qiáng)化正在工程界成為一種趨勢(shì)，其技術(shù)應(yīng)用也將日益成熟并迅速拓展，在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，35mm的高強(qiáng)度薄壁球墨鑄鐵件將會(huì)大

48、量出現(xiàn)在一般機(jī)電產(chǎn)品中。     與鋁合金鑄件相比，低本錢(qián)和良好的鑄造性能是灰鑄鐵件的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)。目前，制約灰鑄鐵件增長(zhǎng)和開(kāi)展的主要因素之一是輕量化，鑄鐵輕量化必將為鑄鐵工業(yè)注入新的活力。因此，高強(qiáng)度薄壁灰鑄鐵件的生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)成為問(wèn)題的關(guān)鍵。     薄壁鑄件生產(chǎn)技術(shù)涉及鑄鐵性能、充型過(guò)程。精密造型、機(jī)加工、模樣、工藝設(shè)計(jì)和市場(chǎng)等方面。許多研究和實(shí)踐說(shuō)明，開(kāi)發(fā)薄壁鑄鐵件的首要任務(wù)是開(kāi)發(fā)高碳當(dāng)量。高強(qiáng)度灰鑄鐵及其強(qiáng)化工藝。鑄造出高強(qiáng)度、薄壁及復(fù)雜內(nèi)腔鑄件，必須從材質(zhì)、工藝和裝備等整體上采取綜合措施加以解決。國(guó)外在柴

49、油機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋的鑄造和薄壁高強(qiáng)度灰鑄鐵的孕育處理方面到達(dá)較高水平。     我國(guó)高強(qiáng)度灰鑄鐵研究的重點(diǎn)是：     提高鐵液溫度，改善鑄鐵冶金質(zhì)量，采用合成鑄鐵熔煉工藝。     加強(qiáng)孕育處理技術(shù)。尤其是強(qiáng)化孕育鑄件的研究和推廣。     研究和推廣低合金化孕育鑄鐵。     調(diào)整化學(xué)成分、控制鑄鐵的Si/C比，以獲得高強(qiáng)度低應(yīng)力鑄鐵。實(shí)踐證明，合使St/C比值在0 .50.9，再加以適當(dāng)?shù)?/p>

50、孕育和合金化，可獲得綜合力學(xué)性能良好的高強(qiáng)度灰鑄鐵。另外，調(diào)整Mn、Si含量，使錳含量比硅含量高0.2%1.3%，可以得到高強(qiáng)度低應(yīng)力鑄鐵。目前，我國(guó)的工廠大多無(wú)爐前快速測(cè)定C、Si含量的儀器，因而不能及時(shí)掌握碳、硅的波動(dòng)及變化情況，致使鑄件質(zhì)量難以穩(wěn)定，這是今后應(yīng)急需解決的一個(gè)問(wèn)題。     2開(kāi)展球墨鑄鐵新品種，采用新工藝     加強(qiáng)薄壁大斷面鑄態(tài)球墨鑄鐵技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。要保證鑄件的強(qiáng)度和切削加工等性能不致因壁厚減小而降低，其根本途徑就是使球墨鑄鐵的力學(xué)性能得到改進(jìn)。最重要的有兩個(gè)方面：一是白口化傾向的減低和抑制，二是石墨組織的改善。球化劑的合理選用和稀土RE元素的參加是實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度薄壁球墨鑄鐵鑄造的關(guān)鍵。該技術(shù)的核心是在鑄造熔煉工藝中要保證RE/Sk=22.5。球化劑要選用Fe-Si-Mg-RE-Ca系材料，其中稀土元素Ce、 La、Pr的參加并使之與硫保持一定比例是球化技術(shù)的