鑄鐵基礎知識培訓用課件 - 20140307

現(xiàn)場用料及鑄鐵基本知識邯鄲市恒工冶金機械有限公司第一、現(xiàn)場用料(耗材）生鐵（Q10、Q12、Q16\Z14、Z18等）廢鋼（合金鋼、低碳鋼廢料）回爐料（FC\HT、FCD\QT）硅鐵硅粒錳鐵（合金）鈦鐵（27%左右）銅（含量95%以上）球化劑及注意事項牌號（更換廠家時注意）作用

A、脫硫、脫氧；

B、改變石墨成球狀；粒度起爆見光反應時間觀察（60S-90S)球化完成后停留時間控制（12分鐘以內(nèi)）包間隔時間10分鐘以內(nèi)；水冷石墨套注意事項中心線位置調(diào)整水循環(huán)能力確認；時間長了，水套內(nèi)會有水垢、流量就變??；所以是需要定期酸洗、以保水流量與冷卻能力。水冷水墨套方形圓形球化鐵水包內(nèi)球化劑的投放鐵水包的修筑、烘烤球化劑①、硅鐵②、覆蓋鐵屑③三明治法依次放入沖入方向控制很關鍵設法防止直接澆到添加剤上。投料認真、層次分明鐵水吊運時安全注意事項1、吊運區(qū)域內(nèi)不可有密閉容器，氧氣瓶、燃油等；

2、相關人員遠離垂直下方5米以外；①③②表8球狀石墨鑄鐵中的合金元素的主要作用元素平均含量基質(zhì)組織的最大容許量效果有害性亞光體珠光體球化元素Mg0.02～

0.08%石墨球化的主要元素降低硫磺和氧含量，生成球化石墨過多添加導致白口產(chǎn)生RE0～0.03%約0.035%約0.035%和Mg共存的石墨粒數(shù)的增加和質(zhì)量提高，有中和有害元素的作用添加過多產(chǎn)生壁薄處的白口、壁厚處則生成不規(guī)則石墨Co無法檢出幾乎不熔化同左增加石墨粒數(shù)，提高球化率和孕育效果過多添加導致白口產(chǎn)生Ba無法檢出幾乎不熔化同左增加石墨粒數(shù)，提高孕育效果---主要元素C3.00～4.00%3.00～4.00%3.00～4.00%球狀石墨以碳化物的形式存在過多產(chǎn)生初晶石墨（石墨渣滓的主因）Si1.80～3.00%1.80～

3.00%1.80～

3.00%在凝固過程、冷卻過程中石墨化亞光體的強化元素，沖擊遷移溫度的上升P約0.02%＜0.035%＜0.035%含有量越少越好顆粒間形成網(wǎng)狀碳化物，促進珠光化S0.01～0.02%＜0.02%＜0.02%和Mg、RE結(jié)合Mg處理時使Mg的成品率下降Mn0.001～1.20%0.20%＜0.80%燒結(jié)使其珠光體化0.7%以上將在顆粒間生成白口合金元素Ni0.01～2.00%持續(xù)澆鑄時越少越好需規(guī)格化管理通過珠光體使材料硬化----Mo0.01～0.75%＜0.03%需規(guī)格化管理同上過多添加將在顆粒間生成白口Cu0.01～0.90%＜0.03%需規(guī)格化管理同上對石墨顆粒數(shù)和球化無影響４．球化劑所需要的品質(zhì)

４．１球化劑所需要的要素①含有使鑄鐵的石墨球化能力的元素什么是球化能力？

在鑄鐵鐵水中（約1400~1500℃）擁有以下的哪一性質(zhì)？

·自身氣化產(chǎn)生氣泡：（Mg、Ca）--低熔點金屬·產(chǎn)生氣泡：（Ce）

·含有可以形成核的雜質(zhì)：（Mg、Ce、S等）※Ce吸藏H,在鑄鐵鐵水中放出形成氣泡。

Mg沸點比較低（約1100℃）能夠穩(wěn)定提供氣泡，可以說是球化能力較強的元素。Ca也有球化能力，但和Mg比較其能力要低單添加Ca無法得到球狀石墨孕育效果與溫度的函數(shù)關系

鑄鐵與鑄鋼的區(qū)別

碳差別大

灰鐵與球鐵主要的性能特征及成份差異

影響鑄件性能的主要因素

孕育處理第二、鑄鐵基本知識

球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因

（灰鐵的性能特點及原因）

強度性能差異

石墨的縮減作用

——灰鑄鐵組織中存在大量的石墨，石墨強度很低可近似認為無強度，這就使得材料的實際承載面積總比材料的實際面積要小石墨的缺口（切割）作用——灰鑄鐵組織中的石墨大多以片狀形式存在，在石墨片的尖端有應力集中現(xiàn)象易導致基體過載失效球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因

（灰鐵的性能特點及原因）硬度不穩(wěn)定——因受石墨的影響大硬度穩(wěn)定性差

球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因

（灰鐵的性能特點及原因）缺口敏感性低——灰鑄鐵組織中存在大量的石墨，石墨的縮減作用與石墨的缺口作用使得灰鑄鐵缺口敏感性低，石墨片越粗大缺口敏感性越低球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因

（灰鐵的性能特點及原因）良好的減震性——大量的石墨阻止了振動的傳播，將能量轉(zhuǎn)化成熱能而散發(fā)球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因

（灰鐵的性能特點及原因）良好的減摩性石墨本身具有潤滑作用石墨脫落處可存儲潤滑油以保證油膜完整從而提高潤滑效果球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因

（球鐵的性能特點及原因

）a)

強度和硬度高b)

具有一定的韌性c)

優(yōu)良的屈/強比d)

較低的缺口敏感性原因：石墨呈球狀對基體割裂作用弱，基體連續(xù)球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因（球鐵、灰鐵性能差異的根本原因）球鐵、灰鐵性能差異的根本原因在于石墨形狀的不同

球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因（球鐵、灰鐵性能差異的根本原因）灰鑄鐵中的立體片狀石墨

球墨鑄鐵中的立體球狀石墨球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因（球鐵、灰鐵性能差異的根本原因）球墨鑄鐵金相

灰鑄鐵金相

常見合金元素對型材性能的影響

(C、Si（CE）的影響)

碳當w(CE)%=w(C)%+w（Si+P）%/3常見合金元素對型材性能的影響

(C、Si（CE）的影響)對球鐵的影響

CE值過高會產(chǎn)生石墨漂浮現(xiàn)象，使夾雜物增多鑄鐵性能下降；CE值過低易產(chǎn)生縮松、裂紋等缺陷，CE值在4.6-4.7%左右時易形成組織致密的鑄件常見合金元素對型材性能的影響

(C、Si（CE）的影響)石墨漂浮

顯微縮松

常見合金元素對型材性能的影響

(C、Si（CE）的影響)對球鐵的影響

CE值過低易產(chǎn)生縮松、裂紋等缺陷，CE值在4.6-4.7%左右時易形成組織致密的鑄件

常見合金元素對型材性能的影響

(C、Si（CE）的影響)對球鐵的影響

Si可減小鐵水的白口傾向，可細化石墨，提高石墨的圓整度；但Si過高會降低鑄件的韌性，提高脆性轉(zhuǎn)變溫度，因而在寒冷地區(qū)使用的鑄件或有高韌性要求的鑄件一般Si%<2.80%。高Si可增強鑄件高溫時的耐氧化性。

常見合金元素對型材性能的影響

(C、Si（CE）的影響)對球鐵的影響一般球鐵產(chǎn)品的原湯Si含量在1.65——1.85%左右，而Ford排氣管原湯Si含量在3.10——3.20%左右，Si含量的增大有效的提高了排氣管的高溫耐氧化性

常見合金元素對型材性能的影響

(C、Si（CE）的影響)C化物的典型形貌

常見合金元素對型材性能的影響

(C、Si（CE）的影響)C化物的典型形貌

常見合金元素對型材性能的影響

(C、Si（CE）的影響)對球鐵的影響

鑒于以上原因球墨鑄鐵的C、Si含量一般在以下范圍內(nèi)取值鐵素體球鐵

C：3.80-4.00%Si：2.40-2.80%珠光體球鐵

C：3.60-3.80%Si：2.20-2.60%常見合金元素對型材性能的影響

(C、Si（CE）的影響)對灰鐵的影響

CE值高，組織中石墨粗大，強度降低，縮松傾向減小

常見合金元素對型材性能的影響

(C、Si（CE）的影響)對灰鐵的影響在我們實際生產(chǎn)中FC15牌號原湯的C：3.50%，Si：2.10%CE值為4.20%；而FC25牌號原湯的C：3.30%，Si：1.75%CE值為3.89%。由此可見在灰鐵中CE值對強度有著直接的影響JDH的部分皮帶輪中間部位厚大無法利用冒口補縮，只有利用提高CE值得方法來減小縮松傾向，原湯C：3.50%，Si：1.95%此種成分已經(jīng)與FC15很接近了

常見合金元素對型材性能的影響

(C、Si（CE）的影響)對灰鐵的影響

CE值低，組織中石墨變細，強度增加，所松傾向增大，鑄造性能下降，硬度增大不易加工常見合金元素對型材性能的影響

(C、Si（CE）的影響)對灰鐵的影響

在不改變CE值的前提下提高Si/C比，可提高鑄件強度，高Si可增強鑄件高溫時的耐氧化性常見合金元素對型材性能的影響

(C、Si（CE）的影響)對灰鐵的影響

一般灰鑄鐵中C：2.60-3.60%；

Si：1.20-3.00%，C、Si含量因鑄件強度要求、主要壁厚的不同而分級較細常見合金元素對型材性能的影響

(Mn的影響)對球鐵的影響

Mn具有穩(wěn)定珠光體的作用，所以隨Mn含量的增加鑄件的強度增大，硬度增加，延伸率降低；同時Mn易形成碳化物，白口傾向大，含量過高時會在基體和共晶團邊界上形成碳化物惡化鑄件的力學性能

常見合金元素對型材性能的影響

(Mn的影響)對球鐵的影響CMT所有FCD45材質(zhì)原湯標準對Mn的要求均在0.30以下

大金曲軸等高牌號的材質(zhì)標準中Mn含量在0.60%左右

常見合金元素對型材性能的影響

(Mn的影響)對灰鐵的影響

Mn會與S結(jié)合形成MnS。因Mn和S都具有阻礙石墨化，穩(wěn)定碳化物的性能，而MnS不阻礙石墨化，因此在灰鑄鐵中與S中和后剩余的Mn才起提高鑄件力學性能的作用常見合金元素對型材性能的影響

(Mn的影響)對灰鐵的影響在灰鐵中一般Mn含量在0.40-1.20%范圍內(nèi)常見合金元素對型材性能的影響

(Cu的影響)

Cu促進形成珠光體，抑制鐵素體并固溶強化基體所以可以通過提高Cu的含量的方法提高鑄件的機械性能常見合金元素對型材性能的影響

(Cu的影響)

CMT生產(chǎn)的鑄件機械性能優(yōu)良，加工性能好的一個重要原因就是廠內(nèi)幾乎所有產(chǎn)品中均加入了Cu來提高鑄件強度

常見合金元素對型材性能的影響

(Cu的影響)同時Cu可促進石墨化，消除游離滲碳體，改善鑄件斷面組織、性能的均勻性，故在提高鑄件力學性能方面Cu比Mn更具有優(yōu)越性，在高牌號鑄鐵中因Mn的加入量受限制通常采用加入Cu的方法來提高強度。常見合金元素對型材性能的影響

(S的影響)對球鐵的影響

S是反球化元素，球化時消耗稀土和Mg，對球化效果影響顯著，通常依照原湯含S量決定球化劑的加入比例常見合金元素對型材性能的影響

(S的影響)對灰鐵的影響

因Mn會與S結(jié)合形成MnS，故S過高會影響Mn對基體的強化作用

常見合金元素對型材性能的影響

(S的影響)對灰鐵的影響

S可改善鑄件加工性，MnS可促進石墨的非自發(fā)形核，對石墨化有利故在會鑄鐵中S有一定的積極作用常見合金元素對型材性能的影響

(S的影響)對灰鐵的影響我們公司一般將S控制在0.055-0.12%的范圍內(nèi)常見合金元素對型材性能的影響

(P的影響)對球鐵的影響在球墨鑄鐵的凝固過程中極易在共晶團界形成P共晶，急劇降低延伸率，沖擊韌性，并增大縮松傾向，故在球鐵中希望P盡量低，我們一般控制在0.06%以下。Mo極易與P形成多元磷共晶，在含Mo的情況下對P含量要求更嚴格，F(xiàn)ord排氣管中因加入了Mo故要求P在0.05%以下常見合金元素對型材性能的影響

(P的影響)對灰鐵的影響提高鐵水的流動性，提高灰鑄鐵的耐磨性，但過高會形成磷共晶降低韌性和致密性造成鑄件冷裂。我們公司控制在0.15%以下，在有致密性要求時控制在0.06%以下

常見合金元素對型材性能的影響

(P的影響)典型的磷共晶形貌常見合金元素對型材性能的影響

(Cr的影響)

易形成碳化物降低延伸率和沖擊韌性，故意一般要求Cr%<0.05%，球鐵廢鋼內(nèi)鉻含量高會推高硬度；

常見合金元素對型材性能的影響

(Sb的影響)對球鐵的影響

屬于干擾球化元素，但0.002-0.010%時可改善厚大斷面的石墨球員整度，增加石墨球數(shù)，增加珠光體含量。一般加入量0.006-0.010%，但要求采用含稀土的球化劑常見合金元素對型材性能的影響

(Sb的影響)對灰鐵的影響

強烈促進珠光體形成，提高硬度、強度，在提高性能方面比Mn經(jīng)濟。因其作用強烈，為防止通過返材對低牌號產(chǎn)品造成不良影響故對Sb的使用要加以控制常見合金元素對型材性能的影響

(Sn的影響)通常在球墨鑄鐵中加入一定比例，以提高珠光體的含量；但含量>0.1%時有反球化作用，且在共晶團界形成FeSn2偏析化合物導致使韌性降低，故使用中一般不超過0.10%鐵水中氣體對型材性能的影響鐵液中的含氣主要有三種:OHN鐵水中氣體對型材性能的影響為減少鐵液中的含氣，應在溶解時防止鐵水氧化，澆注時鐵水包、澆注機充分預熱，控制鐵水中Al的含量鐵水中氣體對型材性能的影響為減少鐵水的含氣量我們在生產(chǎn)中有一系列的規(guī)定，如：爐料不準嚴重銹蝕，不準帶有油污，漆皮；鐵水長時間保溫后要重新調(diào)質(zhì)；新更換的澆注機要洗三包后才能正常使用

鐵水溫度對型材性能的影響

溫度過低鐵水流動性差不能得到外觀完整的鑄件，鑄件薄壁處易出現(xiàn)白口，熔解溫度過低時還會產(chǎn)生石墨粗大的現(xiàn)象

鐵水溫度對型材性能的影響

延長高溫靜止時間會細化石墨及組織鐵水溫度對鑄件性能的影響

溫度過高時會使石墨形態(tài)變差，甚至出現(xiàn)自由滲碳體鐵水溫度對鑄造型材性能的影響

對于普通灰鐵的過熱溫度要求在1550℃以下盡量高；球鐵要保證在爐前處理后仍具有較好的充型能力爐料的影響

在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)存在以下現(xiàn)象：爐料有變化時雖然調(diào)質(zhì)后化學成分相同但最終鑄件的組織（石墨化程度、白口傾向、石墨形態(tài)、基體組織）卻相差很大。

爐料的影響

以上現(xiàn)象的產(chǎn)生原因歸結(jié)為以下幾點：l

遺傳效應——在相同的生產(chǎn)條件下，合金的組織和性能取決于原材料的微觀組織和質(zhì)量。l

合金中含氣的影響l

其它未控制的微量元素的影響爐料的影響

對于以上原因在生產(chǎn)中很難檢測、控制，所以實際生產(chǎn)中要盡量保證原材料的穩(wěn)定，和配比的穩(wěn)定。爐料的影響FC15-17沖天爐返材：60-70%，其余為生鐵FC20-30沖天爐返材：70-80%，其余為生鐵或廢鋼爐料的影響FCD45材質(zhì)沖天爐返材：60-70%，其余為生鐵電爐廢鋼：1000Kg以上合金的熔解方式電爐熔煉電爐熔解的特點成本較高易于準確控制鐵水的溫度及成分可熔解廢鐵屑，大塊料噪