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  • 铸铁孕育处理的问题分析

  • 发布时间:2019/11/23 10:28:16 来源:互联网文字【 收藏浏览人数:684
  • 内容摘要:铁液浇注前,在一定的条件下(如一定的过热温度、化学成分、合适的加入方法等),向铁液中加入一定量的物质(孕育剂),以改变铁液的凝固过程,改善铸态组织,从而达到提高性能的目的,谓之孕育处理。孕育处理中的这种改变往往难以用化学成分的细微变化来解释,工业生产中,孕育剂已得到广泛的运用,但如何高效使用孕育剂仍然有待研究。本文就铸铁的孕育处理问题,通过文献调研,作了总结与分析。
    铁液浇注前,在一定的条件下(如一定的过热温度、化学成分、合适的加入方法等),向铁液中加入一定量的物质(孕育剂),以改变铁液的凝固过程,改善铸态组织,从而达到提高性能的目的,谓之孕育处理。孕育处理中的这种改变往往难以用化学成分的细微变化来解释,工业生产中,孕育剂已得到广泛的运用,但如何高效使用孕育剂仍然有待研究。本文就铸铁的孕育处理问题,通过文献调研,作了总结与分析。

    一、常用铸铁孕育剂中元素的孕育作用

    (1)Si  能促进石墨化,一方面增加铁素体含量;另一方面可固溶强化铁素体。常与Ca同时使用以增强效果,含量一般选用ωSi=2.6%~3.2%。(2)Ca  通常与Si同时使用,适用温度在1370~1430℃,但加入过量易产生渣眼缺陷。(3)Ba  能抑制孕育衰退,增强铁素体的数量,含Ba的硅铁不仅抗衰退性好,还对防止白口有效。(4)Al  能有效促进石墨化,但容易引起皮下气孔,常和硅铁一起使用提高效果。(5)Mn  有促进珠光体的作用,与氮一起作用时效果好,可使孕育剂(Zr系)的熔点下降,一般选用ωMn =0.2%~0.4%。(6)RE  铁液中的含硫量对其效果影响较大,在铁液中ωS = 0.035%~0.1%时效果较好,可细化石墨,抑制白口化。(7)Sr  有抑制白口化、增强石墨化的作用,在有Ca、Ce元素时效果差。Fe-Si-Sr系孕育剂在灰铸铁。ωS<0.05%时效果好。(8)Zr  能促进石墨化。Fe-Si-Zr孕育剂较难熔解,对防止氮气孔有作用,Mn元素对其熔解有一定的促进作用。(9)Bi  增加石墨球数,减少白口倾向,增加基体中铁素体的含量,常与Fe-Si共同作用细化晶粒。另外,Bi-Cu孕育能促进退火过程中石墨核心的长大。

    二、有效孕育元素的选择

    1.一般的选择原则(1)有效防止出现白口的孕育元素为:Ba、RE、Sr.、 Si。(2)有效促进石墨化的孕育元素为:Ba、Ca。(3)能抑制或减缓孕育衰退的元素为:Ba、Ca、RE。(4)促进孕育剂熔入铁液的元素为:Mn、Mg。2.特殊的选用原则(1)防止大型厚壁灰铸件产生裂纹可选用稀土硅铁镁合金,其成分为ωRE=13.24%~13.69%,ωMg=12.76%~13.11%,ωSi=38%~44 %,ωCa<4%,加入量为0.25%。(2)生产铁素体球墨铸件可选用FeSi72孕育剂,粒度为2~6mm,加入量为1.5%,同时加入0.16%纯铝进行复合强化孕育,效果较好。(3)防球墨铸铁孕育衰退,可选用一次孕育加入粒度3~8mm的FeSi75,二次孕育加入的粒度为0.5~2mm,三次孕育采用粉剂的办法,加入量为0.3%~1%。(4)大断面高碳当量、高强度铸铁可选用含钛量为0.08%~0.15%的孕育剂;对高碳当量薄壁灰铸铁件应选用硅钡稀土合金孕育剂,可减少白口倾向,降低铸件硬度,抑制孕育衰退等,效果较好,加入量为0.3%~1%。(5)RE-Si孕育剂消除白口的能力较强,但形成D、E型过冷石墨倾向较大,难以降低铸件硬度。Si-Ba孕育剂消除D、E型过冷石墨,促使A型石墨形成的能力较强,因此两种孕育剂搭配使用效果好。(6)铁液中的硫含量对孕育处理影响较大。在含硫量高的铁液中,一般使用石墨系(如电极屑)、N系(如Fe- Mn-N)孕育剂效果好;在含硫量低的铁液中,Ce、Ca、Ba、N系(如RE-Si、Ca-Si-Ba、Fe-Mn-N、Ca-Si-Sr)孕育效果好。3.孕育剂的加入量(1)球墨铸铁一般比灰铸铁的孕育剂加入量要多。(2)孕育处理后的铁液如果浇注时间较长,由于孕育衰退,其加入量应增多。(3)薄壁铸件容易产生白口,孕育剂的加入量应相应增多。(4)铁液中的熔渣较多时,由于孕育剂一经与渣子接触,就会被裹住,难以熔化,因此加入量相应增多。(5)孕育剂加入过量,会浮致熔渣过多铁液温度降低及由共晶团产牛的缩孔等问题。孕育剂块度过大,将不能对铁液均匀孕育,未熔解的孕育剂还会浇入型腔;块度过小,则易氧化引起熔渣,还易发生孕育衰退。(6)随流孕育法使用的孕育剂块度较小,一般为0.2~0.8mm,加入量为0 .05%~0.2%;型内孕育法的块度一般要求≤0.25mm,加入量≤0.1%;其余孕育法加入的块度一般为1~10mm,加入量为0.1%%~0.8%。4.孕育处理的温度及其效果检验理论上石墨共晶温度为1153℃+6.7×Si%。当理论石墨共晶温度大于实际未孕育铁液的最低共晶温度20~40℃时,一般需要采用孕育处理。铸铁孕育处理效果的好坏可通过铸件的力学性能、物理性能测定对比,还应分析其金相组织的结构,以确定最优化的孕育处理。
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