生產(chǎn)厚壁球墨鑄鐵件需要采用高較、長(zhǎng)較孕育劑和處理工藝。一方面可減少加硅量；另一方面在鐵水緩慢冷卻過(guò)程中防止孕育衰退。
鋇硅鐵是厚壁球墨鑄鐵常用的長(zhǎng)較孕育劑。厚壁球墨鑄鐵不宜使用鍶硅鐵進(jìn)行孕育，因?yàn)檫@種硅鐵容易促進(jìn)厚壁件中生成碎塊石墨。鉛硅鐵也是一種長(zhǎng)較孕育劑，但是它也有促進(jìn)碎塊石墨生成的作用，澆注厚壁鑄件時(shí)宜慎重使用。此外，還應(yīng)該注意孕育中其他微量元素的含量。孕育處理前應(yīng)根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果精確計(jì)算孕育劑可能帶入鑄件的微量元素和硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。很多實(shí)例告訴我們，厚壁鑄件組織上出現(xiàn)的碎塊石墨往往因孕育加入量過(guò)多而生產(chǎn)的。
正確實(shí)行瞬時(shí)孕育，型內(nèi)孕育是消減厚壁件畸形石墨的有較措施。經(jīng)過(guò)孕育處理后，球墨鑄鐵的石墨球數(shù)會(huì)顯著增加，畸形石墨相應(yīng)減少或消失。例如在100毫米立方鑄件生產(chǎn)中，采用0.06%硅鐵進(jìn)行型內(nèi)孕育后，石墨球數(shù)為出爐鐵水直接孕育時(shí)球數(shù)的2倍多，但孕育在鐵水中的加入量需要加以控制。
在厚壁件中加入以硅鐵為主的孕育劑時(shí)要注意加入量，一般應(yīng)使鑄件含硅量保持在2%---2.2%之間。
4.厚壁球墨鑄件的鑄造工藝
（1）鐵水熔煉與爐前處理 為使鐵水凈化和均勻化，鐵水應(yīng)過(guò)熱至1450---1500攝氏度。在此溫度下靜置后除渣。1420攝氏度開(kāi)始爐前處理（球化和孕育）。球化劑加入量可略高于一般鑄件。鑄件澆注溫度為1320℃---1350℃。
（2）采用計(jì)算機(jī)軟件模擬凝固過(guò)程 為了準(zhǔn)確掌握鑄件凝固過(guò)程（特別是共晶膨脹的開(kāi)始和終子時(shí)間）以及鑄件溫度場(chǎng)變化規(guī)律，可以采用計(jì)算機(jī)軟件模擬球墨鑄鐵在鑄型內(nèi)溫度場(chǎng)變化以及凝固動(dòng)態(tài)過(guò)程。模擬過(guò)程所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如下圖：
（3）應(yīng)用冷鐵 鐵水澆入厚壁球墨鑄鐵件鑄型，一般會(huì)出現(xiàn)明顯的液態(tài)收縮。因此在澆注后需隨時(shí)向型內(nèi)補(bǔ)注熱鐵水。曾有工廠在鑄件項(xiàng)部設(shè)置明冒口或采用壓邊冒口用于補(bǔ)充液相收縮，都能收到補(bǔ)縮效果。
我們知道，當(dāng)鑄件模數(shù)大于2.5發(fā)米的厚壁件，可以不采用冒口補(bǔ)充凝固收縮，而是利用共晶石墨化膨脹量對(duì)凝固收縮量給予補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)鑄件自補(bǔ)縮。但是要求石墨化膨脹時(shí)型腔內(nèi)鐵水必須處于封閉狀態(tài)。外冷鐵有助于鑄件表層金屬加快凝固，及時(shí)形成封閉性外殼，并且能避免或減輕型壁遷移。采用自縮工藝鑄造厚壁球墨鑄鐵件，大多數(shù)都需要采用錢冷鐵。
除此之外，放置外冷鐵還能產(chǎn)生局部激冷較應(yīng)、改善鑄件溫度分布情況，調(diào)節(jié)鑄件凝固順序，促使冒口更好發(fā)揮補(bǔ)縮作用。冷鐵的激冷作用能夠加大激區(qū)附近的溫度梯度，增加冒口補(bǔ)縮距離。提高厚斷面冷卻速度，提高共晶過(guò)冷度，增加球數(shù)，減少球徑，有利于消除碎塊狀石墨，改善球鐵性能。
另外，在選擇用于厚壁球墨鑄鐵件的冷鐵時(shí)，不應(yīng)注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)：
一、球墨鑄鐵件通常使用鋼、鑄鐵、石墨外冷鐵。冷鐵靠自身吸熱能力加快鑄件冷卻速度。鐵水澆入鑄型后，熱量急劇向冷鐵轉(zhuǎn)移。冷鐵的溫度隨與其接觸的鐵水的溫度升高而急劇上升，冷鐵質(zhì)量低于所需質(zhì)量時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，達(dá)到熱飽和，會(huì)因自身溫度過(guò)高而影響鑄件溫度快速提高，冷鐵不再有效。另一方面，當(dāng)鑄件斷面較薄，冷鐵激冷能力較強(qiáng)時(shí)，又可能使鑄件表面組織中出現(xiàn)碳化物，特別是含錳量超過(guò)0.2%---0.3%時(shí)，冷鐵會(huì)顯著提高碳化物析出傾向。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，壁厚不超過(guò)20毫米的鑄件，一般不建議使用冷鐵。
二、冷鐵的功能主要取決于其激冷能力。而激冷能力與冷鐵材料的儲(chǔ)熱系數(shù)、冷鐵厚度有關(guān)。在鑄件工藝設(shè)計(jì)中，往往需要根據(jù)鑄件熱節(jié)尺寸選用不同厚度的冷鐵。一般需要經(jīng)過(guò)工藝驗(yàn)證。單側(cè)冷鐵厚度不小于被冷卻斷面厚度的三分二。鑄鐵冷鐵能在不超過(guò)150毫米的厚度內(nèi)發(fā)揮作用。超過(guò)150毫米時(shí)，應(yīng)采用雙側(cè)六冷鐵或水冷鐵冷鐵。以垂直位置在鑄件斷面兩側(cè)放置冷鐵時(shí)，每側(cè)冷鐵厚度為鑄件斷厚度的三分之一或二分之一。
三、利用冷鐵鑄鑄件激冷將會(huì)增加石墨球數(shù)。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)砂型鑄造厚壁件中石墨球數(shù)一般都能超過(guò)每平方毫米70個(gè)，很少出現(xiàn)碎塊石墨。采用冷鐵消減碎塊石墨的同時(shí)也要注意因激冷作用引起的基體組織變化。激冷作用主要取決于冷鐵厚度和熱導(dǎo)率。較厚冷鐵（或水冷冷鐵）有可能限制鐵素體生成，增加珠光體含量；也可能使組織中出現(xiàn)碳化物。如果冷鐵減薄一些，碳化物仍存在，但因冷鐵溫度上升，固態(tài)相態(tài)過(guò)程中冷速下降，還會(huì)使鐵素體質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高。進(jìn)一步減薄冷鐵，冷鐵加熱程度增加使自身溫度上升，導(dǎo)致凝固開(kāi)始產(chǎn)生的碳化物因自身退火而消失，基體仍是以鐵素體為主，但是冷鐵的激冷作用會(huì)隨之降低或消失，出現(xiàn)碎塊石墨傾向相應(yīng)增加。因此選擇合理的冷鐵厚度和材料是很重要的。
四、冷鐵最好放置于被激冷斷面?zhèn)让妗Ｆ椒旁阼T件表面或底面都會(huì)在接觸中出現(xiàn)氣隙。氣隙來(lái)自冷鐵表面氧化物與鑄年表面反應(yīng)產(chǎn)生的氧碳。氧化碳進(jìn)入鑄件產(chǎn)生氣孔。因此冷鐵使用前表面需清理干凈。放置外冷鐵的鑄型上必須開(kāi)有足夠的排氣孔，排除反應(yīng)產(chǎn)生的氣體。使用前冷鐵表面應(yīng)刷石墨涂料并烘干。重復(fù)使用的冷鐵，使用前應(yīng)進(jìn)行噴丸處理，卻除表面氣化層，以防與冷鐵接觸的鑄件表面產(chǎn)生皮下氣孔。
（4）鑄件澆注 厚壁鑄件應(yīng)該在爐前處理后盡快澆入鑄型。快速澆注的目的是減少澆注前停留時(shí)間，避免球化衰退或孕育衰退。鑄件的澆注系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)快速澆注的原則設(shè)計(jì)。
（5）開(kāi)箱與鑄件熱處理 當(dāng)厚壁球墨鑄鐵件溫度降低到750---800℃時(shí)，可將箱卡松開(kāi)，減少鑄件內(nèi)存在的熱應(yīng)力，并加快鑄件冷卻速度。550℃時(shí)即可開(kāi)箱取出鑄件。如需進(jìn)一步消除應(yīng)力，可將鑄件裝入退火爐，按消除應(yīng)力規(guī)范連續(xù)保溫?cái)檿r(shí)，進(jìn)一步消除應(yīng)力。
厚壁球墨鑄鐵件化學(xué)成分符合要求時(shí)，鑄件基體組織鐵素體約占85%以上。一般無(wú)需進(jìn)行熱處理。
聯(lián)系客服
