怎樣提高球墨鑄鐵材質(zhì)的鐵素體含量
研究表明不同溫度下不同基體組織對(duì)低溫沖擊韌性有較大的影響，塑性較高的鐵素體球鐵能獲得較高的沖擊韌性指標(biāo)
4.1.1 化學(xué)成份
降低促進(jìn)或穩(wěn)定珠光體形成元素如：Mn、V、Zr、Nb、Ti、Cr、Mo、W、Cu、Pb、Sb 等元素，其中值 得一提的兩個(gè)元素，一個(gè)是錳，它對(duì)球墨鑄鐵的沖擊韌性和脆性轉(zhuǎn)變溫度都有特別不利的影響，每提高 0.1% 的錳含量，球鐵的脆性轉(zhuǎn)變溫度提高 10℃～12℃，所以，盡量選擇低錳生鐵和廢鋼作為原材料；另一個(gè)元素 是 Cu，他雖然是中性元素，提高珠光體含量的作用不明顯，但是，隨著含 Cu 量的增加，球墨鑄鐵的脆性轉(zhuǎn) 變溫度升高，并且沖擊韌度也下降。
適量提高鐵素體形成元素，如：C、Si、Ca、Ba、Al、Bi 等元素，其中值得一提的是 Si 元素，眾所周知，Si 是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化元素，有利于提高鐵素體含量，但 Si 量增加，沖擊韌性明顯下降，Si 含量每提高 01.% 脆性轉(zhuǎn)變溫度就提高 5.5℃～6℃，含 Si 量在 4%左右的球墨鑄鐵，雖具有全部的鐵素體基體，但脆性很大， 就是常溫下也難于在有沖擊載荷的條件下使用，因此，具有低溫沖擊性能要求的球鐵中 Si 含量一般控制在 1.6～2.0%。
4.1.2 降低鑄件隨型冷卻速度
一定成份的球鐵，改變其共晶階段冷卻速度，可在較大范圍內(nèi)改變其基體組織，也就是說鑄件隨型冷卻速度愈慢，其基體組織中鐵素體含量愈高，鑄件越厚，冷卻速度越慢，鐵素體含量越高。但應(yīng)防止出現(xiàn)晶粒及石墨球粗大；造型材料不同，導(dǎo)熱能力不同，導(dǎo)致隨型鑄件冷卻速度也不同，應(yīng)選用干型砂或樹脂砂等導(dǎo)熱較慢的造型材料，同時(shí)應(yīng)適當(dāng)放寬鑄型厚度（俗稱加大吃砂量），盡量減少或不用冷鐵，對(duì)于薄壁件來說，適當(dāng)提高澆鑄溫度的措施來減緩鑄件冷卻速度，盡量延長(zhǎng)開箱時(shí)間，有條件的可將隨型鑄件集中擺放，減緩散熱。
4.1.3 熱處理
從圖4、圖 5 可看出，通過熱處理工藝后，提高了鐵素體含量，延伸率、沖擊韌性都得到了較大幅度的提高，通過退火處理部分元素在高溫下能得以擴(kuò)散，鑄件基體組織的晶格變細(xì)、晶粒細(xì)化，鐵素體量和性能得以穩(wěn)定提高。同時(shí)，通過熱處理的方法，可適當(dāng)放寬對(duì)原輔材料中部分元素的苛刻要求。對(duì)于達(dá)不到要求的或中小鑄件可通過熱處理的措施來禰補(bǔ)。
4.2 細(xì)化晶粒、增加共晶團(tuán)數(shù)量
隨著材料晶粒尺寸的增大，材料的斷裂應(yīng)力顯著降低，當(dāng)晶粒尺寸大于某一臨界尺寸時(shí)，既出現(xiàn)脆性斷裂，細(xì)化及減小晶粒尺寸可降低脆性轉(zhuǎn)變溫度，從而提高球墨鑄鐵低溫沖擊韌性指標(biāo)。
4.2.1 合成鑄鐵熔煉工藝
采用廢鋼和回爐球鐵作為主要原料，采用石墨增 C，硅鐵或碳化硅增 Si 的方式熔煉球鐵鐵液。由于 C、 Si 的熔點(diǎn)比鐵液的溫度高，主要是靠擴(kuò)散溶解的方式進(jìn)入鐵液，在鐵液中存在著大量的[C]的微晶，這種微晶 是先共析或共晶石墨很好的外來形核基底，有利于細(xì)化晶粒。
4.2.2 多次孕育
孕育的實(shí)質(zhì)是脫氧、脫硫形成外來晶粒，其目的是增加石墨形核能力，細(xì)化晶粒，增加石墨球數(shù)量，增加鐵素體含量，經(jīng)過三次孕育，尤其是澆鑄過程中采用 0.3～1mm 的含 Ba 孕育劑進(jìn)行瞬時(shí)孕育，孕育量雖 少，但孕育效果顯著。
4.3 凈化鐵液，減少晶粒內(nèi)部、
晶粒間的夾渣及夾雜物
材料斷裂往往是穿晶或沿晶斷裂，材料晶粒內(nèi)部或晶粒間有夾雜或夾雜物，削弱了材料的鍵合力，在沖擊載荷作用下，經(jīng)常形成為裂紋源，或裂紋傳播的途徑，降低材料的耐低溫沖擊能力。
4.3.1 鐵液預(yù)處理
4.3.1.1 脫氧、脫硫處理
對(duì)于采用沖天爐--電路雙聯(lián)熔煉的廠家，可采取搖包方式?jīng)_入方式或氣動(dòng)脫硫方式進(jìn)行脫硫，使原鐵液 中的硫含量降至 0.02%一下，不過，現(xiàn)在用的脫硫劑大部分為 CaO 或 CaC2 成份，這種脫硫劑脫氧能力較 差，能適當(dāng)輔助以一些脫氧元素如 Ca、Ba、Al 等元素就更好。對(duì)于采用電爐直接熔煉也有必要采取鐵水的 脫氧、脫硫處理。
4.3.1.2 鐵液的過熱及靜置
提高鐵液熔煉溫度，可以使原材料中帶入的夾雜物，以及在熔煉過程中形成的夾渣及夾雜物上浮至鐵液表面，尤其是對(duì)于采用廢鋼增碳工藝更要適當(dāng)提高熔煉溫度≥1500℃，增加保溫時(shí)間，不然，碳不能完全溶 到鐵液中，形成夾渣。對(duì)球化后的鐵液進(jìn)行 1～3min 的靜置，有利于活潑金屬如 Mg、Ba、Al、Fe 的氧化物 及硫化物上浮，從而凈化鐵液。
4.3.1.3 多覆蓋 勤扒渣
多覆蓋有利于熔煉過程，澆鑄過程中減少鐵液和空氣的接觸時(shí)間，降低鐵液中的氧含量；勤扒渣，有利于聚集在熔煉過程或球化過程中形成的殘存氧化物、硫化物，從而使鐵--渣分離，保證進(jìn)入型腔前的鐵液得 到良好的凈化。
4.3.1.4 鐵液過濾
結(jié)合澆鑄系統(tǒng)在型上或型內(nèi)設(shè)置一個(gè)帶有過濾器的集渣包，一是阻止固、液態(tài)渣的通過；二是有利于鐵液平穩(wěn)注入型腔，減少二次氧化渣的形成；三是在集渣包中上浮一些集渣物，盡量減少一次渣進(jìn)入型腔。
4.4 降低晶界偏析元素
Mn、Sb、Sn、As、Ti 等元素為晶界偏析元素，應(yīng)盡量降低其含量。
4.5 降低氧化物、硫化物形成元素
Ca、Ba、Al、Mg、稀土元素易形成氧化物、硫化物，應(yīng)盡量降低其含量
4.6 專用球化劑、孕育劑
用于生產(chǎn)耐低溫沖擊球鐵的球化劑、孕育劑應(yīng)注意如下三原則：
一是：高的穩(wěn)定的球化及孕育效果：這一方面取決于球化劑本身的成分穩(wěn)定，主要元素如 Mg、Re、Ca、 Ba 等偏差范圍應(yīng)小于±0.3%；另一方面是鐵水質(zhì)量的穩(wěn)定，如出鐵溫度，S、O 含量的穩(wěn)定；再次就是操作 工藝的穩(wěn)定，如出鐵速度及除鐵位置的控制，防止出鐵過慢使鐵水直沖球化劑。
二是：較強(qiáng)的墨化能力，Mg、Re 是主要的球化元素，同時(shí)也是較強(qiáng)的白口形成元素。應(yīng)以 Mg 為主， 輔以 Re 元素，同時(shí)合理搭配 Ca、Ba、Bi 等墨化能力較強(qiáng)的元素。
三是：較低的形渣能力，一方面應(yīng)盡量減少球化劑、孕育劑中的渣含量，如 MgO、稀土的氧化物及其他 的外來渣。同時(shí)，球化劑、孕育劑中的 Ca、Ba 含量要適中，因?yàn)樗鼈兙哂休^強(qiáng)的形渣能力。
5.一對(duì)矛盾的化解
球化劑、孕育劑中 Mg、Re、Ca、Ba 等元素的含量及其加入量與球化效果及低溫沖擊性能存在著一定 的矛盾，加入鐵水中的 Mg、Re、Ca、Ba 等元素過量，會(huì)造成上述元素的殘留鐵水中的量偏高，其氧化、硫化渣較高勢(shì)必影響沖擊性能。但也不能因噎廢食，上述元素過低也會(huì)影響球化效果及基體組織，達(dá)不到效果。應(yīng)針對(duì)不同的鐵水質(zhì)量，鑄件大小、形狀、壁厚、澆注時(shí)間等條件選用恰到好處的專用球化劑、孕育劑及其配套工藝措施。
6.結(jié)語
總的來說，只要控制好鐵水的冶金質(zhì)量，控制適量的 C、Si、Mn、Ca、Ba、Re、等元素的含量，盡量降低其他元素的含量，選用特制球化劑、孕育劑及配套工藝，嚴(yán)格工藝過程，完善各項(xiàng)參數(shù)的檢測(cè)手段。那么，穩(wěn)定生產(chǎn)耐低溫沖擊球鐵鑄件并不是一件十分困難的事情。
免責(zé)聲明：本文系網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品版權(quán)問題，請(qǐng)與我們聯(lián)系，我們將根據(jù)您提供的版權(quán)證明材料確認(rèn)版權(quán)并于接到證明的一周內(nèi)予以刪除或做相關(guān)處理！Disclaimer: This article is reproduced on the Internet and the copyright belongs to the original author. If the copyright of the work is involved, please contact us. We will confirm the copyright according to the copyright proof materials provided by you and delete or deal with it within one week after receiving the proof!