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生产技术 APPUCA7 ON TECHNOLOGY
蠕墨铸铁的孕育处理
邱汉泉1,师德玲
1.山东省机械设计研究院,济南250031;2.济南铸造锻压机械研究所,济南250022
摘要:蠕墨铸铁孕育的主要目的是防止基体组织中出现莱氏体和自由渗磯体,调整铁素体和珠光体在基
体中的比例。本文论述了采用固体孕育剂进行孕育,将引起“孕育促球”现象,它敏感地影响蠕墨铸铁蠕化率
的高低,从而造成蠕墨铸铁性能的不稳定;指出“孕育促球”现象在特定条件下可以用来调整蠕化率,但在缺乏
炉前快速测定铁液状态的情况下缺乏可操作性;提出了减少或避免“孕育促球”的若干措施,并推荐采用液体
孕育剂进行孕育处理。
关键词:蠕墨铸铁;孕育促球;液体孕育
中图分类号:TG143.49;文献标识码;A;文章编号:1006-9658(2010)01-4
孕育处理对蠕铸铁的显微组织有着敏感的影
(1)消除或减少铸铁的白口倾向,防止在基体组
响,必须慎重对待。
织中出现菜氏体和自由渗碳体。
孕育的定义:广义地说,在熔炼炉外用很少的物
(2)调整铁素体和珠光体在基体中的比例。
质加入铁液中,以改变或改善铸铁的组织,提高其力
3)延缓蠕化衰退:孕育可延缓蠕化衰退,其实
学性能、物理性能和使用性能,而铸铁的化学成分则质是利用孕育处理后球墨的增加,争取到了球墨衰
基本不变,这种过程就叫孕育,这种工艺叫孕育处退成蠕墨的时间,使之不会由蠕墨衰退成片墨。但这
理,这种“很少的物质”叫孕育剂。它可分两大类:
样却损害了蠕化率的稳定性。
稳定碳化物类型的孕育剂(如含锰合金、含铬合
(4)增加非自发结晶核心,细化共晶团和石墨,
金、鉍、锑等):促使铸铁在Fe-C平衡图中由稳定系改善铸件断面组织的均匀性,提高力学性能。
统向次稳定系统转变,适用于大型铸件、共晶和过共
然而,采用一般固体孕育剂的情况下,良好的孕
晶铸铁以及不便降低碳当量的铸铁中,以阻止铸铁育反而会促使石墨球和共晶团数增多,蠕化率降低。
过分石墨化,出现石墨漂浮缺陷。也可用于增加铸铁孕育量大,则产生晶核多,有利于球墨形成,这不是
的珠光体含量,提高其硬度。但它们的加入量必须严蠕墨铸铁所希望的。
格控制,否则过量会使铸铁出现脆性。
在用镁进行蠕化处理的铁液中,采用0.08%孕
石墨化类型的孕育剂(如含硅、钙、铝的合金,黑育剂进行后孕育,就会使025m试棒中的球化率从
色石墨等):促使铸铁在Fe-C平衡图中由次稳定系3%增加到21%(图1);采用稀土进行蠕化处理后,在
统向稳定系统转变。通常人们所说的生产孕育铸铁
用的孕育剂是指这一类。它要求在铸铁中具有很强
的石墨化能力、良好的脱氧作用以及较低的熔点。本
文所述的孕育处理就是用这一类孕育剂。
1孕育的目
收稿日期:2009-10-09
文章编号:2009-133
作者简介:邱汉泉(1937~-),男,汉族,高级工程师,享受国务院政府特
殊津贴的有突出贡献专家,曾任中国稀土学会铸造专业委
员会委员、山东省稀土协会副理事长,全国铸造信息网特
聘专家,中国音乐家协会锯琴学会常务理事。主要从事蠕
(b)加0.08%孕育剂后,球
墨铸铁的科研和现场生产技术工作。
(a)孕育前球化率3%
化率增加到21%
e-mail:qiuhanquan88@hotmail.com
图1用镁蠕化处理的025mm试棒孕育前后的球化率变化明
cFMT中国铸造装备与技术1/2010
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3195mx250mm的厚截面试棒中,未孕育的蠕墨铸硅孕育”法、撒入浇注铁液流的浇注随流孕育法、徐
铁,蠕化率为65%~75%,加入0.6%的75硅铁孕育徐撒入浇口杯内的“浇杯孕育”法、型内孕育法等等。
之后,使蠕化率减少到约20%~30%(图2)。
后者实际上不存在孕育衰退
上世纪后期,又出现了喂线孕育法,它可以精确
控制孕育量,避免由于孕育量不足而难以消除碳化
物。也可减少因孕育过量,而形成更多的球墨,使蠕
化率降低。此外,它还能将孕育线插到包底,使铁液
孕育均匀
3孕育剂种类和孕育量
能作为石墨化类型孕育剂的物质很多,可将其
分为以下三类。
3.1固体や育剂
固体孕育剂种类有简单的元素(如黑色石墨),
有铁合金(如硅铁、硅钙、钡硅铁、锶硅铁等),也有复
合孕育剂(如,两份硅90和一份铝或两份硅75和
a)孕育处理前
(b)孕育处理后
份铝复合)。
端化率65%~75%30
蠕化率20%~30%30
现场经验:特别要注意,根据以往某些书籍和资
图2在用稀土进行蠕化处理的195mx250mm试棒中
料所述,硅钙比硅铁有更好的孕育效果,然而用硅钙
加0.6%的75硅铁孕育处理前后蠕化率的变化
(或钙系合金)孕育温度不高而含硫量高的铁液时,
由上述可见,孕育目的中,有的是相互テ盾,不铸件的上表面往往出现大量夹杂,它看似未充分溶
能同时达到的。对于蠕墨铸铁来说,是否需要进行孕化的硅钙(或钙系合金),而用75硅铁却没有这个问
育,主要看蠕化处理后铸件的白口倾向以及铁素体题。从熔点来看,75硅铁为131~1330℃,而硅钙合
和珠光体的比例如何。如果自由碳化物数量在允许金为980~1245℃,为什么熔点低的反而不易溶化?直
的最大限度以下,基体组织符合要求,或希望获得较到文献4提出“浮渣”形成机理才明白其所以然:由
高蠕化率或要求蠕墨铸铁件具有粗大共晶团组织的于硅钙或钙系合金等孕育剂加到铁液之后,其颗粒
情况下,可不进行孕育处理一如厚大断面的蠕墨表面的钙等元素首先发生去氧、脱硫反应,如果孕育
铸铁件。薄壁蠕墨锛铁件如果采用白口倾向很小的剂颗粒表面的反应产物不能及时脱附和扩散而包覆
蠕化剂(如含微量稀土的镁系或镁钛系蠕化剂),在在其外表,这不仅阻碍了去氧、脱硫反应的不断进
严格控制蠕化剂加入量并适当控制原铁液硅、锰含行,而且使尚未发挥作用的孕育剂颗粒上浮到铁液
量的情况下,也可以不进行孕育处理。
表面,既浪费又生“渣”。孕育剂颗粒越大,“浮渣”越
多。所以,要慎用钙系合金作孕育剂一特别是对于
2孕育方法
温度不高,而含硫量又较高的冲天炉铁液,而且其粒
月前,多数蠕墨铸铁生产厂家采用出铁时在出度要适官。
铁槽徐徐加人孕育剂的随流孕育法。众所周知,孕育
铁液中加少量铝,不仅有着强烈的石墨化作用,
效果是会随时间的延长而逐渐消失的,即孕育衰退。而且有强烈的脱氧作用,铝加入铁液中也能放出
所以,减少孕育衰退的原则是:尽可能缩短从孕育处部分热量,使铁液降温速度减慢。
理完毕到浇注所耗费的时间。有研究表明,铁液加孕
有人问,蠕化剂中已含有大约超过40%的硅,为
育剂后的10s至100s期间就出现衰退。然而,一般什么还要孕育?这是因为它不同于蠕化处理后单独
情况下,上述随流孕育法极难不超过100s。为补充加入的孕育硅。同时存在于蠕化剂中的稀土和硅在
孕育效果,通常采用“二次孕育”,即,在出铁槽随流蠕化处理时,稀土在铁液中的反应速度滞后于硅的
孕育之后,用少量孕育剂再孕育一一多用于铁素体反应速度,当稀上导致出现较多的碳化物时,硅的最
蠕墨铸铁件和浇注时间较长的薄壁蠕墨铸铁件。
大孕育效果已在先出