铸铁熔炼基本知识

铸铁熔炼基本知识(目录)

1.熔解的目的

2.灰铁与球铁主要的性能特征及成因

a)灰铁的性能特点及成因

b)球铁的性能特点及成因

c)灰铁与球铁的本质区别

3.影响铸件性能的主要因素

a)合金元素对铸件性能的影响

b)铁水中气体对铸件性能的影响

c)铁水温度对铸件性能的影响

d)炉料的影响

4.合金的熔炼方式

a)冲天炉熔炼

b)感应电炉熔炼

c)冲天炉、感应电炉双联熔炼

5.铁水的处理

a)球化处理

b)孕育处理

铸铁熔炼基本知识(内容)

一、熔解的目的

获得一定成分和一定温度的铁水

二、球铁和灰铁的主要性能特点及原因

灰铸铁中的立体片状石墨球墨铸铁中的石墨球

1.灰铁的性能特点及原因

a)强度性能差

●石墨的缩减作用——灰铸铁组织中存在大量的石墨，石墨强度很低可

近似认为无强度，这就使得材料的实际承载面积总比材料的实际面积

要小

●石墨的缺口（切割）作用——灰铸铁组织中的石墨大多以片状形式存

在，在石墨片的尖端有应力集中现象易导致基体过载失效

b)硬度不稳定——因受石墨的影响大硬度稳定性差

c)缺口敏感性低——灰铸铁组织中存在大量的石墨，石墨的缩减作用与石墨的缺

口作用使得灰铸铁缺口敏感性低，石墨片越粗大缺口敏感性越低

d)良好的减震性——大量的石墨阻止了振动的传播，将能量转化成热能而散发

e)良好的减摩性

●石墨本身具有润滑作用

●石墨脱落处可存储润滑油以保证油膜完整从而提高润滑效果

2.球铁的性能特点

a)强度和硬度高

b)具有一定的韧性

c)优良的屈/强比

d)较低的缺口敏感性

原因：石墨呈球状对基体割裂作用弱，基体连续

3.球铁、灰铁性能差异的根本原因

球铁、灰铁性能差异的根本原因在于石墨形状的不同。

球墨铸铁金相灰铸铁金相三、影响铸件性能的主要因素

1.常见合金元素对铸件性能的影响

a)C、Si（CE）的影响

●碳当w(CE)%= w (C)%+ w (Si+P) %

3

●对球铁的影响

●CE值过高会产生石墨漂浮现象，使夹杂物增多铸铁性能下降；CE值

过低易产生缩松、裂纹等缺陷，CE值在4.6-4.7%左右时易形成组织致密的铸件（实际生产球铁时，如对性能成分无特殊要求，则原汤调质目标为C——3.85% Si——1.85%，球化处理后的成分约为C——3.65%

Si——2.80%，w(CE)%= w (C)%+ w (Si+P) %

3 =3.65%+

2.80%+0.06%

3

=4.60%,成分的选取恰恰有利于得到致密铸件）石墨漂浮显微缩松

●Si可减小铁水的白口倾向，可细化石墨，提高石墨的圆整度；但Si过

高会降低铸件的韧性，提高脆性转变温度，因而在寒冷地区使用的铸件或有高韧性要求的铸件一般Si%<2.80%。高Si可增强铸件高温时的耐氧化性。（一般球铁产品的原汤Si含量在 1.65——1.85%左右，而Ford排气管原汤Si含量在3.10——3.20%左右，Si含量的增大有效的提高了排气管的高温耐氧化性）

C化物的典型形貌

●鉴于以上原因球墨铸铁的C、Si含量一般在以下范围内取值

铁素体球铁 C：3.80-4.00% Si：2.40-2.80%

珠光体球铁 C：3.60-3.80% Si：2.20-2.60%

●对灰铸铁的影响

●CE值高，组织中石墨粗大，强度降低，缩松倾向减小（在我们实际生

产中FC15牌号原汤的C：3.50%，Si：2.10% CE值为4.20%；而FC25牌号原汤的C：3.30%，Si：1.75% CE值为3.89%。由此可见在灰铁中CE值对强度有着直接的影响中间部位厚大无法利用冒口补缩，只有利用提高CE值得方法来减小缩松倾向，原汤C：3.50%，Si：

1.95%此种成分已经与FC15很接近了）

●CE值低，组织中石墨变细，强度增加，缩松倾向增大，铸造性能下

降，硬度增大不易加工

●在不改变CE值的前提下提高Si/C比，可提高铸件强度，高Si可增强

铸件高温时的耐氧化性

●一般灰铸铁中C：2.60-3.60%；Si：1.20-3.00%，C、Si含量根据铸件

强度要求、主要壁厚的不同而分级较细

b)Mn的影响

●对球铁的影响

●Mn具有稳定珠光体的作用，所以随Mn含量的增加铸件的强度增大，

硬度增加，延伸率降低；同时Mn易形成碳化物，白口倾向大，含量

过高时会在基体和共晶团边界上形成碳化物恶化铸件的力学性能

●壁厚<6mm的铸件及铁素体基体的铸件中一般要求Mn<0.30%（所有

FCD45材质原汤标准对Mn的要求均在0.30以下）,在珠光体基体的铸

件中一般要求Mn<0.60%（高牌号的材质标准中Mn含量在0.60%左

右）

●对灰铁的影响

●Mn会与S结合形成MnS。因Mn和S都具有阻碍石墨化，稳定碳化物

的性能，而MnS不阻碍石墨化，因此在灰铸铁中与S中和后剩余的

Mn才起提高铸件力学性能的作用

●在灰铁中一般Mn含量在0.40-1.20%范围内

c)Cu的影响

●Cu促进形成珠光体，抑制铁素体并固溶强化基体所以可以通过提高

Cu的含量的方法提高铸件的机械性能

●同时Cu可促进石墨化，消除游离渗碳体，改善铸件断面组织、性能的

均匀性，故在提高铸件力学性能方面Cu比Mn更具有优越性，在高牌

号铸铁中因Mn的加入量受限制通常采用加入Cu的方法来提高强度

（铸件机械性能优良，加工性能好的一个重要原因就是厂内几乎所有

产品中均加入了Cu来提高铸件强度）。

d)S的影响

●对球铁的影响

●S是反球化元素，球化时消耗稀土和Mg，对球化效果影响显著，通常

依照原汤含S量决定球化剂的加入比例