球化过程及主要缺陷分析 文档
实战专家总结球化不良缺陷的13条原因,预防措施该如何做？
实战专家总结:球化不良缺陷的13条原因,预防措施该如何做？一、原因分析（1）原铁液含硫量过高。
脱硫效果不好。
（焦碳、新生铁、筑炉耐火材料含硫量高）（2）铁液熔化温度太高，炉内停留时间太长，铁液严重氧化，产生“死”铁水。
（3）残余球化剂量不足。
（4）炉料含有反球化元素。
（5）炉料严重锈蚀。
（6）孕育剂粉化，孕育效果差。
（7）球化合金氧化镁过高，有效镁含量低，成分不稳定。
（8）铁液包的高径比不合理（合理的为 1.5），球化剂上浮快，球化不稳定。
（9）球化合金在包内未覆盖好，冲入铁液后上浮太快，反映剧烈，导致残留镁量太低。
（10）低镁低稀土合金（含钙）结在包底。
（11）高镍奥氏体球墨铸铁的球化合金中含有稀土。
（12）出炉温度太高，合金烧损严重。
（13）冲入法包坑太浅，或浇包使用后堤坝损坏，导致合金反应太快。
二、防止方法（1）尽量选用低硫的焦碳和新生铁。
控制筑炉材料的含硫量。
（2）锈蚀严重的炉料要抛丸处理。
（3）不同材质的炉料要分类堆放，严防串料。
（4）炉内炉外脱硫，适当提高球化剂加入量。
（5）球化处理时，防止炉渣出到铁液包中。
（6）操作中严防铁液氧化。
电炉熔化和保温时，要用珍珠岩覆盖。
（7）在保证球化的前提下，尽量降低出炉温度。
（8）注意球化处理操作，调整铁液包的高径比，球化剂和硅铁上面要覆盖铁销或珍珠岩，防止铁液与球化剂作用过分激烈或“结死”包底。
（9）镁球化处理中，加入少量稀土，可中和反球化元素的干扰。
（10）包坑与堤坝按要求，损坏后要及时修复。
（11）使用配比合适、成分稳定的中间合金采用随流孕育和二次孕育。
（12）交界铁液要分离干净。
（13）厚大件球化处理时可冲入一些钼、铜、锑、铋等合金元素。
也可采用重稀土合金球化剂。
（14）使用低镁、低稀土合金，使球化处理反应平缓；减少镁的烧损。
（15）高镍奥氏体球墨铸铁处理用不含稀土的镍镁或硅镁合金。
（16）采用喂丝处理铁水包的出铁量要适当，或适当加高铁水包，留下喂丝时铁液反应空间。
【实用】球化衰退的影响因素PPT文档
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镁减少的原因是：与硫化合形成的硫化镁进入熔渣 ，上浮至铁液表面；铁液停留过程中，镁不断蒸发形 成气泡逸出铁液；镁及铁液-空气界面上的氧（或铁液 中以化合态存在的氧）反应产生的MgO进入熔渣。
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二、铁液原始含硫量与处理后初始残留镁量对衰退的影响
处理后的球铁液在感应炉中保温， 对不同时间镁、硫含量测定的结果 表明：两种元素的含量变化呈现C形 曲线关系（图1）。保温过程的前期， 镁、硫量均下降，而在后期，镁继 续减少，硫量却有所回升（即“回 硫现象”)。
图1 铁液含硫量与残留镁量 A区域：球数衰减 B区域：蠕虫 石墨增多 C区域：片状石墨增多
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初始残镁量高时，不但与硫的反应充分，而且气 化逸出的量也较多，因此，保温后期残留的硫少，而 残镁量仍保持一定水平。即使有回硫现象发生，也有 足够的镁量与之反应，因此后期增硫不显著。
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球化衰退的影响因素
制作人：宋 娟 榆林职业技术学院
球墨铸球铁墨铸铸铁件铸生件产生产技技术术课课程程职业育材料成型与控制技术专业教学资源库
一 铁液停留时间对衰退的影响 二 铁液原始含硫量与处理后初始残留镁量对衰退的影响
镁的损失速率有更明显的影响。包衬或炉衬材料对镁的 即使高硫铁液，也能处理成球墨铸铁，但是往往因球化衰退而造成废品。
铁液与周围介质接触面积对衰退的影响 含有稀土元素的球化剂，比单纯含镁的球化剂有更好的抗球化衰退作用。
球化过程及主要缺陷分析 文档
球化过程及主要缺陷分析一、球化处理程序及要点浇包①浇包应修成凹式和堤坝式，这样可防止合金漂浮；②铁包高度与直径之比在1.6～2.2之间为好，比值大，可以保证铁液有足够静压力，从而有效的吸收镁，但比值过大，又不便于工人修包；③浇包一定要烘干才能使用。
稀土镁合金①块度适当，过小易结包底，过大则漂浮烧损；②中间合金要当天开封，当天使用，这样防止吸潮和氧化；③合金中Mg含量8%～10%之间为好，过高，反应激烈，铁液喷溅，白光眩目。
过低，加入量大，铁液降温太多，不利于夹杂物上浮。
合金装置①合金放置于凹坑方和堤坝内，适当紧实，表面加盖苏打或稻草灰；②温度高时，其上适当压铁片和钢板；③浇包凹坑方要贴近浇包嘴，这样可防止直接冲入合金上方。
球化时间正常球化反应为1～2分钟，过短则漂浮烧损大，要注意球化衰退，过长也许温度低，要注意皮下气孔。
后补铁液①后补3/4铁液，必要时可在出铁槽进行1次孕育；②补铁液时应注意有无火苗窜出，如无火苗（或火苗弱小），则应采取相应措施。
扒渣浇注扒渣干净，盖好草灰，准备浇注。
二、主要缺陷及防止措施防止球化不良现象：在银白色的断口上，分布有肉眼可见的黑点，越往中心越密。
观察其组织，除球状石墨外，尚有大量片状石墨存在。
原因：1、球化元素加入量不够；2、原铁液含硫高；3、铁液中反球化元素含量过高；4、铁液过度氧化；5、补液量过多；6、合金漂浮或冻结包底。
措施：1、炉料方面：每批外购料除要有质保书外，还要自行对关键元素（如Mg、Re、C、S、As等）进行检测。
自制合金也要随机抽样化验，并要做到当天熔制当天破碎和使用。
2、熔炼方面：严格按照操作指导书的要求配制铁水，各元素的最终成分应该在一定的变化范围内。
3、处理方面：球化剂不可压得过紧和过松，并且放入包内时间越短越好。
一定要做到定量出液，特别要防止包内进渣，处理后要及时搅拌，扒净浮渣，盖好草灰。
防止皮下气孔现象：经常在铸件上表面的表层内，一般位于表面下0.5m m～3mm处，形成分散细小的圆形或椭圆形光滑孔洞，直径多在1～3mm左右。
东莞球墨铸造厂讲解球墨铸件球化不良、石墨漂浮的缺陷
东莞球墨铸造厂讲解球墨铸件球化不良、石墨漂浮的缺陷东莞球墨铸造厂在球铁生产中，往往因处理工艺及原材料等原因，会使铸件产生各种缺陷，从而影响铸件的内在质量，降低铸件的力学性能。
球化不良：(1)宏观特征球化不良表现在铸件断面上出现芝麻点的黑斑，愈接近铸件中心，黑色斑点愈密集，随着球化不良的严重程度增加，黑点的直径也随之增大，数量也在增加量。
(2)微观特征金相观察为集中分布的厚片状石墨，极少量的球状石墨，且球状石墨特别圆。
在厚片状石墨周围出现铁素体组织，这种组织使球铁的力学性能急剧下降。
(3)原因分析形成球化不良的主要原因是球化反应时中间合金数量不够所造成①合金加入量少;②球化剂数量合适，但铁水中含硫量高;③铁水被氧化致使镁量烧损而造成球化剂含量不足等原因。
(4)生产中防止球化不良应采取的措施①球化剂要有足够的加入量;②在球化处理时，应尽量防止镁的烧损，提高球化剂吸收率;③严格控制原铁水含硫量，应选用低硫生铁;④铁水温度应控制在工艺要求范围内，铁水温度过高会产生球化剂烧损过多，温度过低合金易“结死”，均会产生球化不良。
2.石墨漂浮(1)宏观特征石墨漂浮常出现于铸件上表面、试块边缘及冒口底部，在断口上表面出现一层界限明显且平整的黑斑。
(2)微观特征其石墨聚集，呈开花状和枝荔状，有的完全爆裂。
这种组织严重削弱了球铁的力学性能，使材料的强韧性指标明显下降。
(3)原因分析产生石墨漂浮的主要原因为碳硅当量过高(碳当量>4.55%)。
当碳硅当量超过共晶成分，因浇铸温度高，铁水在凝固前就析出石墨，若液态停留一段时间，此时石墨长大并聚集，由于石墨的密度远比铁水轻，聚集石墨易上浮，有时夹杂物也被带到铸件的上表面，从而在铸件上表面产生石墨漂浮;在同等条件下(碳当量相同)，铸件愈大，浇铸温度愈高，冷却速度越慢，则铁水在铸型内保持高温液态时间长，石墨有足够的上浮时间，因而石墨漂浮愈严重。
(4)防止石墨漂浮应采取的措施①严格控制碳硅当量，碳不应超过4%，硅不应超过3%，厚大铸件的碳硅量应更低;②提高冷却速度，在壁厚处放置冷铁等;③加入少量强烈阻止石墨化的元素，如加入钼可防止石墨漂浮;④严格控制稀土元素残留量。
球铁的缺陷和防治
一、概述复相球墨铸铁磨球是我厂于2000年开发的新产品，用于原低合金磨球的升级换代。
我厂年产该类磨球量近万吨，在实际生产中，由于不同种类缺陷的存在，使磨球在实际工况条件下常出现不耐磨、失圆等影响磨球使用寿命的不利因素，为此有必要对各类缺陷进行分析，并制定相应的防止方法，用于指导生产实践。
二、常见缺陷及特征1．球化不良和球化衰退二者缺陷特征相同。
(1)宏观特征铸件断口为银灰色上分布芝麻状黑色斑点，其数量多、直径大，表明程度严重。
若全部呈暗灰色粗晶粒，表明球化不完全。
(2)金相组织集中分布大量厚片状石墨，其数量越多、面积越大，表明程度越严重，球化不完全时呈片状石墨。
(3)产生原因原铁液含硫高，以及严重氧化的炉料中含有过量反球化元素；处理后铁液残留镁和稀土量过低。
铁液中溶解氧量偏高是球化不良的重要原因。
选用低硫焦炭和金属炉料，必要时进行脱硫处理。
另外，应进行废钢除锈，以及增加球化剂中稀土元素用量，严格控制球化工艺。
2．缩孔和缩松特征和产生原因：缩孔产生于铁液温度下降发生一次收缩阶段。
如大气压把表面凝固薄层压陷，则呈现表面凹陷及局部热节凹陷，否则铁液中气体析出至顶部壳中聚集成含气孔的内壁光滑的暗缩孔，有时也与外界相通形成明缩孔，则内表面虽也光滑，但已被氧化。
球墨铸铁共晶凝固时间比灰铸铁长，呈粥状凝固，凝固外壳较薄弱，二次膨胀时在石墨化膨胀力作用下使外壳膨胀，松弛了内部压力。
因此在二次收缩过程中，最后凝固的热节部位内部压力低于大气压，被树枝晶分隔的小熔池处成为真空区，完全凝固后成为孔壁粗糙且排满树枝晶的疏松孔，即缩松缺陷。
宏观缩松产生于热节区残余铁液开始大量凝固的早期，包括了残余铁液的一次收缩和二次收缩，因而尺寸略大且内壁排满枝晶，呈灰暗疏松孔或蝇脚痕状黑点；微观缩松产生于二次收缩末期，共晶团或其集团间的铁液在负压下得不到补缩凝固收缩而成，常见于厚断面处。
3．皮下气孔(1)形貌特征铸件表皮下2～3mm处均匀或蜂窝状分布的球形、椭圆状或针孔状内壁光滑孔洞，直径0.5～3mm，可在热处理和抛丸清理后暴露或机加工时发现，小件中较多。
《球化处理工艺》课件
合作与交流
强调了加强国际合作与 交流，共同推动球化处 理工艺技术的发展和应
用的重要性。
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生产过程的自动化与智能化
总结词
通过自动化与智能化技术，可以提高生产效率、降低 能耗、减少人工干预，进一步优化球化处理工艺。
详细描述
随着自动化与智能化技术的不断发展，越来越多的企 业开始将这些技术应用于球化处理工艺中。通过自动 化技术，可以实现生产过程的自动化控制，提高生产 效率；通过智能化技术，可以对生产过程进行实时监 控和预测，及时发现和解决潜在问题，降低能耗和减 少人工干预。这些技术的运用，可以进一步优化球化 处理工艺，提高企业的生产效率和产品质量。
球化处理工艺的应用范围
球化处理工艺广泛应用于铸铁 制品的生产，如机床、汽车、 拖拉机等机械制造业中。
由于球化处理工艺可以提高铸 铁制品的力学性能和耐磨性， 因此可以延长其使用寿命，提 高产品质量。
此外，球化处理工艺还可以应 用于其他金属材料的处理，如 钢、铝合金等。
CHAPTER 02
球化处理工艺流程
预处理
去除杂质
在球化处理前，需要对原材料进 行严格筛选，去除其中的杂质和 有害元素，以确保球化处理的质 量和效果。
破碎与筛分
对于大块的原材料，需要进行破 碎和筛分，使其达到合适的粒度 和分布，以便于后续的球化处理 。
球化剂的选择与配置
根据原材料性质选择合适的球化剂
不同的原材料需要不同的球化剂，选择合适的球化剂是保证球化处理效果的关 键。
CHAPTER 06
案例分析
某公司球化处理工艺的应用实例
案例概述
工艺流程
某公司在生产过程中采用了球化处理工艺 ，有效地提高了产品质量和生产效率。
我公司球化不良问题汇总及措施供大家分享
我公司球化不良问题汇总及措施供大家分享石墨漂浮的产生原因，传统的看法是铁水的碳当量超过共晶点。
当过共晶的铁液冷却到液相线以下时, 开始在液相中析出小石墨球。
随着温度的下降石墨球逐渐长大, 在共晶转变时已经有相当大的尺寸了。
这时石墨球周围尚无奥氏体圈产生。
由于石墨的比重小, 加上镁蒸汽泡上浮时的带动, 使部分石墨球上浮至铸件上表面聚集, 随后在共晶转变时迅速长大, 结果形成石墨漂浮。
球化不良因数.存在问题及措施:(1) 碳当量: 碳当量过高, 初生石墨愈多。
以致铁液在高温时就析出大量石墨。
由于石墨的密度比铁液小, 在镁蒸汽的带动下, 使石墨漂浮到铸件上部。
碳当量越高, 石墨漂浮现象越严重。
应当指出, 碳当量太高是产生石墨漂浮的主要原因, 但不是唯一原因, 铸件大小、壁厚也是影响石墨漂浮的重要因素。
因此严格控制碳当量, 不得大于4.16 %。
存在问题及措施:现在具体做法是液相线放在上限1235左右，但是现在不是很高1225---1230，有些时候后期增碳过多，碳粉还未来得及完全容入铁液就浇液相线，故可能造成实际铁液液相线更底，碳当量过大而引起石墨漂浮，炉前熔炼时碳可以适当配高一点(2)尽量降低浇注温度, 生产中控制在1 290 ℃～ 1 320 ℃之间。
一般情况下, 浇注温度越高, 出现石墨漂浮的倾向越大, 这是因为铸件长时间处于液态有利于石墨的析出。
存在问题及措施:一般情况下浇注温度还是合适的，但是在浇完中间层后铁水包不应再搅动，如果搅动的话加剧了铁水氧化，推动了球化衰退；同时增大了铁水冷却速度，造成轧辊后期浇注温度偏底使得结合层不良，特别是吨位较高的由于浇注时间长影响更大，故浇完中间层后铁水包不应再搅动，最好加盖适量稻草简慢温度的降低。
(3)严格控制Si 量,硅一方面具有促进石墨化、提高铁素体含量的作用,另一方面又有促进球化衰退、导致低温脆性、促进碎块状石墨形成的作用。
特别是原铁水的Si 量，同样的硅量以孕育形式加入则少产生石墨漂浮。
球化处理-1
石 150 墨 130 数 量 110
个/mm2
90 70 50
0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 Mg - 含量 W%
2.5 2.3 2.1 1.9
缩 松 趋 势
1.7 1.5 1.3 1.1 0.9 0.7 0.5
0
0.02
Mg-含量 W%
0.04
0.06
0.08
球化包 盖密封
少光和熏烟反应,吸收 较佳选用低Ca高镁,粒 度不甚要求
工艺参数对选择球化剂的影响
选用Mg5%球化剂
Si 的含量
1.5～1.8% 1.5 1.8%
选用Mg Fe Si/低Si含 10%Mg的球化剂 选用低Si的球化剂
工艺参数对选择球化剂的影响
可用任何球化剂
S 含量
0.025 - 0.04%
球化处理
主講人:易金生
球化工程 = 保安工程
保安工程:赋予制品特性存 保安部品:就是制品特性失
在的制造工程 效时,会危及使 用者生命安全的 制品
球化处理的目的
改变石墨形状 改变机械性质 满足客户要求
改变石墨形状
片状石墨 球状石墨
改变机械性质
增加抗拉强度 增加屈服强度 增加延伸率
片状石墨
球化处理
球化处理治具应注意事项:
球化处理的工艺流程 球化包设计的形式 球化包筑包的管理 球化包烘烤的管理 球化包更換的管理 球化处理防误设施的有效性
球化处理过程应注意事项:
球化包干燥程度的檢測 球化室的大小与深淺的檢測 球化包內部清洁的維護 球化剂/覆盖剂的选材 球化剂投入及覆盖的管制 球化剂/覆盖剂粒度的管理
选用高Mg高稀土元素 的球化剂渣较多 需先行脱硫处理 (工业苏打粉)
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球化过程及主要缺陷分析
一、球化处理程序及要点
浇包
①浇包应修成凹式和堤坝式，这样可防止合金漂浮；
②铁包高度与直径之比在1.6～2.2之间为好，比值大，可以保证铁液有足够静压力，从而有效的吸收镁，但比值过大，又不便于工人修包；
③浇包一定要烘干才能使用。
稀土镁合金
①块度适当，过小易结包底，过大则漂浮烧损；
②中间合金要当天开封，当天使用，这样防止吸潮和氧化；
③合金中Mg含量8%～10%之间为好，过高，反应激烈，铁液喷溅，白光眩目。
过低，加入量大，铁液降温太多，不利于夹杂物上浮。
合金装置
①合金放置于凹坑方和堤坝内，适当紧实，表面加盖苏打或稻草灰；
②温度高时，其上适当压铁片和钢板；
③浇包凹坑方要贴近浇包嘴，这样可防止直接冲入合金上方。
球化时间
正常球化反应为1～2分钟，过短则漂浮烧损大，要注意球化衰退，过长也许温度低，要注意皮下气孔。
后补铁液
①后补3/4铁液，必要时可在出铁槽进行1次孕育；
②补铁液时应注意有无火苗窜出，如无火苗（或火苗弱小），则应采取相应措施。
扒渣浇注
扒渣干净，盖好草灰，准备浇注。
二、主要缺陷及防止措施
防止球化不良
现象：在银白色的断口上，分布有肉眼可见的黑点，越往中心越密。
观察其组织，除球状石墨外，尚有大量片状石墨存在。
原因：1、球化元素加入量不够；2、原铁液含硫高；3、铁液中反球化元素含量过高；4、铁液过度氧化；5、补液量过多；6、合金漂浮或冻结包底。
措施：1、炉料方面：每批外购料除要有质保书外，还要自行对关键元素（如Mg、Re、C、
S、As等）进行检测。
自制合金也要随机抽样化验，并要做到当天熔制当天破碎和使用。
2、熔炼方面：严格按照操作指导书的要求配制铁水，各元素的最终成分应该在一定的变化范围内。
3、处理方面：球化剂不可压得过紧和过松，并且放入包内时间越短越好。
一定要做到定量出液，特别要防止包内进渣，处理后要及时搅拌，扒净浮渣，盖好草灰。
防止皮下气孔
现象：经常在铸件上表面的表层内，一般位于表面下0.5m m～3mm处，形成分散细小的圆形或椭圆形光滑孔洞，直径多在1～3mm左右。
原因：主要是型砂水分和残余镁量过高，铁液中的MgS及Mg蒸汽和型砂中水分作用而产生皮下气孔，反应式为：
MgS+H2O＝MgO+H2S↑（1）
Mg（蒸汽）+ H2O＝MgO+H2↑（2）
其次为铁液本身带气过多，加之温度过低，铁液中气孔来不及逸出或逸出受阻。
措施：1、铸型方面：严格控制型砂水分，一般不超过5%为好。
另外在混砂时加入4%～6%的煤粉，工艺上要保证浇注平稳、出气畅通，最好是在铸型表面用布袋撒微量冰晶石粉，其理由是：
2Na3AlF6+3H2O＝Al2O3+6NaF+6HF↑ (3)
2Na3AlF6＝6NaF+2AlF3 (4)
6NaF+3H2O＝Na2O+6HF↑ (5)
2AlF3+3H2O＝Al2O3+6HF↑ (6)
（3）～（6）反应的结果，夺走了铸型中的水分，减少了MgS与Mg蒸汽与水分的作用。
从而达到或减少了皮下气孔的目的。
2、熔炼方面：炉料应干洁，不应有锈蚀。
要精心操作，防止铁液氧化。
要保证球化的前提下，尽量减少残余镁量。
阴雨潮湿天气，球化孕育剂必须烘干使用。
提高浇注温度，对于小铸件，最好在1350℃以上，处理后在铁液表面加微量冰晶石粉。