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球化劑在球墨鑄件中的重要作用

發(fā)表時(shí)間:2022年10月29日【

 鑄件缺陷諸如夾雜、孔洞、裂紋(指氣孔、鎖孔、裂紋、冷隔等)常常影響著鑄件的力學(xué)性能、物理和化學(xué)性能、加工性能,決定了鑄件的質(zhì)量高低。球鐵件幾乎可能產(chǎn)生所有的鑄造缺陷,但由于其生產(chǎn)方式、結(jié)晶規(guī)律、鑄造性能和其他鑄造合金不同,導(dǎo)致球鐵常出現(xiàn)一些特有的缺陷。

 
研究表明,幾乎所有的球鐵件缺陷都與球化劑有關(guān)。這主要有以下幾方面:
 
(1)石墨球異化
 
石墨球異化出現(xiàn)不規(guī)則石墨,如團(tuán)塊狀、蝌蚪狀、蠕蟲(chóng)狀、角狀或其他非圓球狀。這是由于球狀石墨沿輻射方向生長(zhǎng)時(shí),局部晶體生長(zhǎng)模式和生長(zhǎng)速率偏離正常生長(zhǎng)規(guī)律所致。鑄件中殘余球化元素量超出應(yīng)有范圍時(shí),如殘余鎂太高,超過(guò)了保持石墨球化所需的最低量時(shí),也會(huì)影響石墨結(jié)晶條件,就容易產(chǎn)生蝌蚪壯石墨。而殘余稀土較多時(shí),高碳當(dāng)量鐵水易產(chǎn)生碎塊石墨,碎塊石墨的集中區(qū)域一般稱做“灰斑”。而蠕蟲(chóng)狀石墨的出現(xiàn)則是由于球化元素殘余量不足或者含有超限的鈦和鋁。
 
(2)石墨漂浮
 
過(guò)共晶成分的厚壁球鐵件中,在澆注位置頂部,常常出現(xiàn)一個(gè)石墨密集區(qū)域,即“始末漂浮”現(xiàn)象,這是由于石墨與鐵水密度不同,過(guò)共晶鐵水直接析出的石墨受到浮力作用向上所致。石墨漂浮程度與碳當(dāng)量、球化元素的種類及殘留量、鑄件凝固時(shí)間、澆注溫度等因素有關(guān)系。鎂能使球鐵的共晶含碳量提高,碳當(dāng)量相同的鐵水,提高其殘余鎂量就能減少石墨漂浮,殘留稀土量過(guò)高,有助于爆裂狀石墨的升成。
 
(3)反白口
 
一般鑄鐵件的白口組織容易出現(xiàn)在冷卻較快的表層、尖角、披縫等處,反白口缺陷則相反,碳化物相出現(xiàn)在鑄件中等斷面心部、熱節(jié)等部位。球化元素殘余量過(guò)多時(shí),有促進(jìn)反白口缺陷產(chǎn)生的作用,稀土元素強(qiáng)于鎂,它們一般都能增加球鐵組織形成時(shí)的過(guò)冷度。
 
(4)皮下針孔
 
皮下針孔內(nèi)主要含有氫,也有少量一氧化碳和氮。殘余鎂量過(guò)高時(shí),也同時(shí)加強(qiáng)了從濕型中吸收氫的傾向,因而產(chǎn)生皮下針孔的幾率增加。另外,球化鐵水停留時(shí)間長(zhǎng)也能增加針孔的數(shù)量。
 
(5)縮孔縮松
 
縮孔常出現(xiàn)在鑄件最后凝固部位(熱節(jié)處、冒口頸與鑄件連接處、內(nèi)角或內(nèi)澆口與鑄件連接處),是隱蔽于鑄件內(nèi)部或與外表連通的孔洞??s松,宏觀的出現(xiàn)在熱節(jié)處,細(xì)微的收縮孔洞,大多是孔洞內(nèi)部互相連通。與球化元素有關(guān)的是,要控制殘余鎂和稀土不能過(guò)高,這對(duì)減少宏觀和微觀縮松都有明顯效果,縮松傾向幾乎與球化元素成正比。
 
(6)黑渣
 
它一般發(fā)生在鑄件的上部(澆注位置),主要分為塊狀、繩索狀和細(xì)碎黑渣。黑渣的主要成分硅酸鎂,是由鐵水中MgO和SiO2反應(yīng)生成的,并受其相對(duì)含量的影響。因此,作為控制黑渣的措施之一就是減少鎂的殘余量(加鎂0.15%時(shí),渣總量約占鐵水重量的0.1%),而殘余稀土因與氧有很強(qiáng)的親和力,在減少黑渣方面有明顯的效果。
 
(7)球化衰退
 
這是由于球化鐵水停留時(shí)間較長(zhǎng),殘留鎂逐漸減少,熔渣沒(méi)有及時(shí)扒除,硫還會(huì)回到鐵水中,使凝固組織中的石墨減少甚至消失,衰變?yōu)椴灰?guī)則狀、蠕蟲(chóng)狀或片狀石墨。這種球化衰退與球化劑中稀土含量較低、或者球化劑加入量偏低有一定的關(guān)系,但緊靠增加其加入量也很不可取,因?yàn)殒V殘余量高了,熔渣量和滲碳體都會(huì)增加,在厚大斷面中還會(huì)使石墨球蛻變?yōu)轵蝌綘钍?。生產(chǎn)實(shí)踐表明:原鐵水含硫量低對(duì)防止球化衰退才是最有效的。
 
包括還有的球鐵件缺陷,幾乎都與球化劑的成分和加入量有關(guān)系,但我們不能指望球化劑解決很多問(wèn)題,更不能解決所有問(wèn)題,因?yàn)榍蚧氐淖饔靡约扒蚧瘎┑募尤肓慷际抢坠泊娴模蚧瘎┲皇乔蚰T鐵穩(wěn)定生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的一個(gè)很重要的因素,只有和其他配套措施結(jié)合在一起,才能夠穩(wěn)定的進(jìn)行球化處理。