培训-铸铁基础知识

6. 重点讲解

6.1 炉前补加料计算 炉前分析仪打出的是铁水现有的成分：C、 Si、Mn、P、S、Cu、Ni、Cr等。如下：
% C
3.20 2.90 0.30
Si
1.90 1.80 0.10
Mn
0.75 0.68 0.17
Cu
0.55 0.34 0.21
P
< 0.12 0.050 －
S
0.06~ 0.08 0.068 －
5.2 灰铸铁的配料、熔炼工艺（续）
5.2.2
球铁熔炼工艺
⑥球化剂装载：将预热好的球化剂倒入球化反应坑内，进行捣实。 再加入预热好的无油无锈的铁削覆盖剂，再加以捣实。 ⑦孕育剂投放：采用包内冲入法，在铁水倒入1/4左右时，将预热 好的孕育剂投入包内，再加入铁水。孕育剂颗粒选取：100～ 500公斤铁水选2～4mm，500～1000公斤铁水选4～10mm。加入 量为0.6％。 ⑧出铁水：当铁液温度达到工艺规定时，即可出铁进行球化处理。 铁液冲入方向为球化反应坑对面。铁液分二次出，第一次出铁 水量为总量1/2～2/3，待球化剂反应完后加入孕育剂，然后出完 铁水。 ⑨铁水出满后，进行搅拌、拔渣，拔净渣后放好覆盖剂进行浇注。 浇注温度控制：对于薄壁件，浇注温度过低，易出现冷隔；对 厚壁件，浇注温度过高，容易出现缩松。 ⑩球化降温：一般球化后铁液温度降低100～120℃左右。
3.1 铁液的质量（续）

3.1.2 铁液成分 根据客户成分要求和铸件性能需要， 我公司针对产品制定相应的铸件成分标准， 主要成分有C、Si、Mn、Cu、Cr、Mo、Sn、P、 S等。如灰铁的炉前成分标准大概在C 2.8～ 3.2％、Si 1.2～1.8％、Mn 0.6～1.1％、Cu 0～1.0％的范围内。 铁液成分的检测方法：通过光谱分析仪 进行快速炉前分析。
4.2 灰铸铁的配料、熔炼工艺（续）
4.2.2
灰铸铁熔炼工艺
⑥孕育剂投放：采用包内冲入法，在铁水倒入1/4左右时， 将预热好的孕育剂投入包内，再加入铁水。孕育剂颗 粒选取：100～500公斤铁水选2～4mm，500～1000公 斤铁水选4～10mm。加入量为0.6％。 ⑦铁水出满后，进行搅拌、拔渣，拔净渣后放好覆盖剂 进行浇注。 ⑧浇注温度控制：对于薄壁件，浇注温度过低，易出现 冷隔；对厚壁件，浇注温度过高，容易出现缩松。
3.2 铸铁的金相组织（续）
球铁：球化率 >80％ 珠光体 >85％ 石墨大小 6～7级 碳磷化物 <0.1％
3.3 铸件的力学性能

3.3.1 铸件抗拉强度
抗拉强度，指物体能够承受的拉力的大小。 如250MPa指：一个直径10mm米的铁棒，能够拉住 约20吨的重物而不断。 我们通常所说的FC250、FCD550，实际 上包含两方面的意思：FC与FCD指的是铸件的种类， 分别是灰铁（FC）与球铁（FCD）；250与550指的 是铸件的牌号，它与铸件的抗拉强度成对应关系， FC250指灰铁件的抗拉强度大于250MPa，FCD550指 球铁件的抗拉强度大于550MPa。
3.3 铸件的力学性能（续）


3.3.2 铸件硬度 铸件的硬度也是产品质量要求中的一个重 要数据，它反应的是铸件抵抗局部变形的能 力。主用是通过硬度试验设备来检测的。主 要原理就是用一个硬的探头去压铸件，压痕 越大，硬度越低；反之，硬度越高。 3.3.3 铸件的其他力学性能 铸件的其他力学性能还包括：抗冲击、弹 性模量、疲劳强度等。由于我们公司产品暂 不做要求，所以这里不作进一步介绍。Βιβλιοθήκη 3.4 铸件的铸造性能
铸铁的铸造性能通常包括：流动性、体 收缩、线收缩、裂纹倾向、铸造应力、 凝固膨胀力等。
4 灰铸铁
4.1 灰铸铁的定义及常规要求 4.2 灰铸铁的配料、熔炼工艺

4.1 灰铸铁的定义及常规要求
定义：灰铸铁是一种断面呈灰色，碳主 要以片状石墨形式出现的铸铁。 常规要求： 石墨形态、石墨长度、珠光体含量、 硬度、抗拉强度
3.铸铁的材质及检测
3.1 3.2 3.3 3.4

铁液的质量 铸铁的金相组织 铸铁的力学性能 铸铁的铸造性能
3.1 铁液的质量

3.1.1 铁液温度 我们对铁液温度的关注主要是：过 热温度和出炉温度。过热温度主要是使铁液 中的高熔点合金元素熔化，起到净化铁液的 作用。出炉温度主要根据铸造工艺制定，过 高的出炉温度可能造成铸件缩松，过低的出 炉温度可能造成铸件冷隔浇不到。 检测铁液温度方式：采用热电偶测量。
成分 标准 炉前 分析 相差

6.1 炉前补加料计算(续）
增碳剂 硅铁 锰铁 铜 磷铁 硫铁
成分含量 吸收率
相对吸收率 相差0.01％ 1500Kg铁水炉
90％ 85％
76.5％ 0.20 Kg
75％ 85％
65％ 90％
90％ 90％
81％ 0.19 Kg
24％ 70％
16.8％ 0.09 Kg
球铁的炉料配比一般为：
生铁：35～50％ + 回炉料：30～50％ + 废钢：10～25％
5.2 球铁的配料、熔炼工艺（续）
5.2.2
球铁熔炼工艺
①保证原材料（生铁、废钢、回炉料）没有严重锈蚀或 粘砂，加入的铁合金（锰铁、硅铁）块度小于50mm。 ②加料顺序：新生铁－增碳剂－回炉料－废钢－铁合金 （锰铁等），这样有利熔化速度和减少成分烧损。 ③进行炉前光谱分析时，要在1400℃左右取样，取样时 电炉应该是保温状态。需添加小料时，应升温到 1540℃左右过热3分钟左右，提高铁液纯净度。 ④出炉温度应该控制在规定范围内（针对产品） ⑤铁水包预热：新铁水包，使用铁液烫包；旧铁水包刷 好碳灰涂料后进行烘烤至暗红色（650℃左右）

4.2 灰铸铁的配料、熔炼工艺

4.2.1 灰铸铁的成分选取及炉料配比
在满足灰铸铁牌号（等同于抗拉强度）的前 提下，根据铸件的主要壁厚来确定成分。壁越薄， 碳硅相应越高。
壁厚 mm FC250 C Si Mn Cu 0~1.0 P < 0.15 S < 0.12
< 15
> 50
3.2~3.5 1.8~2.1 0.7~0.9
3.2 铸铁的金相组织
铸铁的金相组织是铸件合格与否的重要 技术指标之一。灰铁主要检测：石墨形 态、石墨长度、珠光体含量、碳磷化物 等；球铁主要检测：球化率、石墨大小、 珠光体含量、碳磷化物。 金相组织检测仪器：主要是光学显微镜

3.2 铸铁的金相组织（续）
灰铁：石墨形态 A型 珠光体 >95％ 石墨长度 4～5级 碳磷化物 <1％
减少球化衰退的措施： 缩短铁液停置时间 降低原铁水含硫量 加强覆盖和扒渣 适当增加球化剂用量

6.3 三角试块使用 用途：检查铁水质量合格与否，以便及 时调整和控制。 方法：将铁水注入三角试块砂型，冷却 至暗红色（约600～700℃）淬水，打断 测量白口宽度，观察组织。

6.3 三角试块使用（续）
测量白口宽度（如图）是否符合要求。白口宽度 过大，铁水应补加孕育剂，一般补加0.1％硅铁 （Si75），白口宽度可以减少1～1.5mm；白口宽度过 小，应该补加废钢，以调整其成分。
2.铸铁的分类



从现代物理冶金学的观点来看，铸铁是一种 铁硅合金，一般碳的质量分数为2.0％～4.5 ％；硅的质量分数为1％～3％。此外，铸铁 中还含有锰、磷、硫及其他合金元素。 按铸铁中是否有石墨存在，把铸铁分成灰铸 铁和白口铸铁。按石墨形态不同，可以分为 （普通）灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和可 锻铸铁。此外，按铸铁中是否含有除常规元 素以外的合金元素，还可把铸铁分为普通铸 铁与合金铸铁。 我们厂主要生产的是灰铸铁、球墨铸铁、合 金铸铁、高铬铸铁。
36％ 70％
25.2％ 0.06 Kg
63.75％ 58.5％ 0.24 Kg 0.26 Kg
6.2 孕育球化

6.2.1 孕育 孕育的目的： 促进石墨化、减少白口倾向 改善断面均匀性 控制石墨形态 孕育衰退： 一般原因是出炉到浇注间隔时间过长 孕育过量： 孕育过量，会造成铸件缩松的出现

6.2.2 球化
2.9~3.2 1.4~1.7 0.9~1.1
灰铁的炉料配比一般为：
生铁：25～35％ + 回炉料：40～60％ + 废钢：10～30％
4.2 灰铸铁的配料、熔炼工艺（续）
4.2.2
灰铸铁熔炼工艺
①保证原材料（生铁、废钢、回炉料）没有严重锈蚀或 粘砂，加入的铁合金（锰铁、硅铁）块度小于50mm。 ②加料顺序：新生铁－增碳剂－回炉料－废钢－铁合金 （锰铁等），这样有利熔化速度和减少成分烧损。 ③进行炉前光谱分析时，要在1400℃左右取样，取样时 电炉应该是保温状态。需添加小料时，应升温到 1540℃左右过热3分钟左右，提高铁液纯净度。 ④出炉温度应该控制在规定范围内（针对产品） ⑤铁水包预热：新铁水包，使用铁液烫包；旧铁水包刷 好碳灰涂料后进行烘烤至暗红色（650℃左右）
5 球铁
5.1 球铁的定义及常规要求 5.2 球铁的配料、熔炼工艺

5.1 球铁的定义及常规要求
定义：球铁是指用球化剂处理铁液后， 石墨呈现球状的铸铁。 常规要求： 球化率、石墨大小、珠光体含量、 硬度、抗拉强度

5.2 球铁的配料、熔炼工艺

5.2.1 球铁的成分选取及炉料配比
根据球铁牌号的不同，成分标准也相应 不同。
球化目的：
通过加入球化剂（硅铁镁合金），使得铸铁中的 石墨结晶成为球状。
球化不良：
球化处理没有达到预期效果。原因主要有：原铁 水含硫量高、球化剂加入过少、铁液氧化、炉料含有 反球化元素、孕育效果差、型砂水分高及含硫量大。
球化衰退：