球墨铸铁生产要点(精)
10、铸态高强度高韧性球墨铸铁生产技术
铸态高强度高韧性球墨铸铁生产技术李永红刘思明（安徽神剑科技股份有限公司安徽合肥 230022）摘要本文以铸态QT600-10材质生产技术为例，简要介绍了铸态高强度高韧性球墨铸铁件控制要点：在铸态通过控制影响力学性能的微观组织因素，满足球墨铸铁件高强度和高韧性的要求。
关键词铸态高强度高韧性；铸态QT600-10；合金化；铸态高强度高韧性球墨铸铁件，在满足特殊性能要求的基础上，减少了热处理环节，节约了中间运输成本，缩短了供货周期，是企业在制造过程中，努力追求的方向，特别是当前市场竞争激烈日趋白热化的环境下，可以有效减低企业生产成本，提高产品竞争力。
现结合本企业，在多年生产铸态高强度高韧性球墨铸铁件方面积累的经验，以QT600-10材质为例介绍其控制方法。
1 引言包括球墨铸铁在内的铸造合金的性能是由其含有一定成分的显微组织所决定的，要获得所需的性能，可以通过控制其显微组织，并使该组织中含有一定数量的合金强化元素。
通常强度与塑性之间始终存在矛盾，而随着对合金强化基体组织认识的加深，对于金属材料性能特殊要求的不断提高，要求球墨铸铁强度达到600MP以上，同时要求其具有很好的强韧性延伸率10%以上，通过热处理很难同时保证强度与韧性要求，通过控制影响显微组织的因素（化学成分，合金化，熔炼质量，球化孕育处理、壁厚条件、冷却速度等），可以满足铸态高强度，高韧性要求，现简单介绍其控制方法：2 化学成分的选择2.1 碳碳促进镁的吸收，改善球化、提高石墨球的圆整度；提高铁液的流动性，减少铸件的疏松缺陷和缩凹倾向；能够促进石墨化，减小白口倾向。
但是，过高的碳又容易产生石墨漂浮，使铸件综合性能降低。
因此将碳控制为3.5%~3.7%。
2.2硅促进石墨化元素，在球墨铸铁生产中由于硅的孕育作用，使珠光体和铁素体的比例改变：Si控制在2.0%~2.5%有利于珠光体组织的生成，而为了在保证强度达到600MP的基础上，延伸率达到10%，必须适当提高孕育效果，保证一定比例的铁素体组织，将硅控制在2.5%~2.8%。
球 墨 铸 铁
1.2 球墨铸铁的热处理
球墨铸铁的热处理工艺：
主要有退火、正火、调质、等温淬火
1.2 球墨铸铁的热处理
退火的目的在于获得铁素体基体。球化剂增大 铸件的白口化倾向，当铸件薄壁处出现渗碳体时，为 了获得塑性好的铁素体基体，并改善切削性能，消除 铸造应力，根据铸铁的铸造组织，可采用两种退火工 艺。
正火的目的在于温度，又分高温正火（完全奥氏 体化正火）和低温正火（不完全奥氏体化正火）两种。
1.1 球墨铸铁的成分、组织、
性能和用途
应用：
由于球铁具有优异的力学性能，因此可用 于负荷较大、受力较复杂的零件，甚至能代替碳 钢制造某些零件。
如珠光体基体的球铁，常用于制造柴油机曲 轴、连杆、齿轮、机床主轴、蜗轮、蜗杆，轧 钢机的轧辊，水压机的工作缸、缸套、活塞等。 而铁素体的球铁，可用于制造受压阀门、机 器底座、汽车后桥壳等。
工 程 材 料 及 热 处 理
球墨铸铁
石墨成球状的铸铁称为球墨铸铁，是 在灰口铸铁的铁液中加入球化剂（稀土镁合 金等）和变质剂（硅铁）进行球化变质处理 后得到的。
铸造性能好 成本低廉 生产方便
1.1 球墨铸铁的成分、组织、 性能和用途
与灰铸铁相比，它的硫含量较低，而 碳含量较高，一般为过共晶成分，以利于石 墨球化。
但是调质处理一般只适用于小尺寸的铸件，当 尺寸过大时，铸件内部淬不透，处理效果不好。
1.2 球墨铸铁的热处理
淬火等温淬火时，将零件加热到奥氏体区，保温一定时 间后，在300℃左右的等温盐浴中冷却并保温，使基体 在此温度下转变为下贝氏体。球墨铸铁经等温淬火后不 仅可以获得较高的强度，同时还具有良好的塑性和韧性。
1.2 球墨铸铁的热处理
完全奥氏体正火工艺曲线图
球墨铸铁管生产过程
球墨铸铁管生产过程球墨铸铁管是一种广泛应用于各个领域的管材，其生产过程经历了多道工序，包括原料准备、铸造、球化、热处理和加工等环节。
本文将详细介绍球墨铸铁管的生产过程。
一、原料准备球墨铸铁管的主要原料是铸铁和球化剂。
铸铁通常由回收废铁和铁矿石经过高温熔炼得到，其中含有一定比例的铁素体和珠光体。
球化剂主要是镁合金，用于将铸铁中的铁素体球化成球状石墨，提高铸铁的塑性和韧性。
二、铸造铸造是球墨铸铁管生产的关键环节。
首先，将铸铁和球化剂按一定比例混合，并加入适量的脱硫剂和脱气剂，以去除铸铁中的杂质和气泡。
然后，将混合物倒入预先制作好的铸型中，通过震动和振动等方式将混合物充分均匀地填充到铸型中。
最后，将填充好的铸型放置在高温炉中进行熔化和凝固，得到初步成型的球墨铸铁管。
三、球化球墨铸铁管的特点之一就是球状石墨的存在。
在铸造完成后，需要对铸铁进行球化处理，以使铁素体球化成球状石墨。
球化处理通常在高温下进行，将铸铁加热到一定温度后，加入球化剂进行反应。
球化剂中的镁与铁素体反应生成镁化合物，镁化合物进一步分解生成球状石墨。
球化处理后的球墨铸铁具有优良的塑性和韧性，能够适应各种复杂的工作环境。
四、热处理球墨铸铁管在球化处理后还需要进行热处理，以进一步提高其性能。
热处理的主要目的是消除残余应力和改善组织结构。
热处理一般分为退火和正火两个阶段。
退火是将球墨铸铁管加热到一定温度后，保持一段时间，然后缓慢冷却，以消除残余应力和改善组织结构。
正火是将退火后的球墨铸铁管再次加热到一定温度，保持一段时间后迅速冷却，以进一步提高其硬度和强度。
五、加工热处理完成后，球墨铸铁管需要经过加工工艺进行成品加工。
加工工艺包括切割、车削、钻孔、铣削等多个环节，以满足不同应用领域的需求。
加工过程中需要注意保持管材的尺寸精度和表面质量，以确保球墨铸铁管的使用性能。
总结：球墨铸铁管的生产过程经历了原料准备、铸造、球化、热处理和加工等多个环节。
通过合理的工艺和严格的质量控制，可以生产出具有优良性能的球墨铸铁管。
球墨铸铁的球化与孕育处理工艺
球墨铸铁的球化与孕育处理工艺摘要：中国的球墨铸铁产量占世界的三分之一以上，与美国相比，同一球墨铸铁件的抗拉强度相差不大，但延伸率和冲击值较低，力学性能达不到要求，已成为生产高强度、高韧性球墨铸铁的瓶颈。
本文通过严格控制材料化学成分、优化冶炼工艺和孕育工艺等措施，生产出了满足qt600-10性能要求的铸造状态铸件。
关键词：球墨铸铁；球化处理工艺；孕育处理工艺1前言中国的球墨铸铁产量占世界的三分之一以上。
与美国相比，同一牌号球墨铸铁的抗拉强度相差不大，但伸长率和冲击值均较低，说明我国球墨铸铁生产原液态铁的冶金质量还有待提高。
技术水平有待提高。
高强度、高韧性球墨铸铁已成为qt600-10、qt700-5等高性能球墨铸铁生产的瓶颈。
qt600-10铸态生铁具有成本优势大，抗拉强度和伸长率高，但不易控制，需要发展相对稳定的球化工艺和合金，以保证高强度和高伸长率。
2化学成分的选择Qt600-10具有高强度、高伸长率的特点。
考虑到最大的经济性，铸造工艺可以满足技术条件，但必须严格控制化学成分。
化学成分选择如下：1)碳当量选择碳当量主要是为了提高铸件性能，消除铸件缺陷，获得良好的铸件，提高力学性能。
一般来说，碳当量的选择接近共晶点。
2)球墨铸铁中的锰、硫和氧在球化过程中可以中和镁和铈，少量的锰可以起到合金化元素的作用。
为了保证高伸长率，欧姆(Mn)的控制范围为：0.4%~0.6%。
3)磷和磷不影响石墨的球化，但可溶于铁溶液中，降低了铁溶液的共晶温度和凝固起始温度。
容易发生偏析，(P)一般控制在0.05%以下。
4)硫硫是抗石墨球化元素，在稀土和镁中加入铁和硫化物部分，其余的球化，属于有害杂质，(S)一般控制在0.02%以下。
5)加入少量铜可以改善铸件截面结构的均匀性，对基体有固溶强化和沉淀硬化的作用。
铜的质量分数一般控制在0.3%~0.5%之间。
6）加入微量元素锡和质量分数0.04%~0.08%，基体中珠光体含量显著增加。
球铁生产中的几项技术处理
球铁生产中的几项技术处理球铁生产中的几项技术处理摘要：讨论了球铁的熔炼方案和炉料选择；分析了脱硫方法与工艺；阐述了球化剂、孕育剂中元素的作用，选用原则及使用要点。
近年来，我国球铁产量增长很快，由1998年的143万吨增至2001年的近300万吨，它在铸件总产量中约占21%，高于一般国家而比工业发达国家低8~10%。
随着制造业的世界性转移，未来我国作为世界加工业工厂的地位必将加强，我国球铁的产量和品质也将会有更大的发展。
本文仅简述球铁生产中的几项技术处理。
一、熔炼方案优质球铁需由高温、低硫、洁净，且化学成分准确而少干扰元素的原铁液为保障。
高温熔炼有利于铁液的洁净化。
因此，足够高的熔炼温度和必要的出炉温度十分重要。
除了市政类铸件外，机械、动力、容器和离心铸管等类球铁件，应采用感应熔炼或冲天炉－感应炉双联。
由于焦炭价格上涨和环保方面的考虑，新建铸造厂采用感应炉熔炼的倾向十分明显。
感应炉熔炼元素烧失少，成分把握准确，过热温度容易调整。
由于电磁搅拌作用，铁液的含气量、含氧量较低，成分与温度的均匀度高，也没有冲天炉的焦炭增硫。
不过，电磁搅拌清除固体夹渣物的作用并不彻底。
因此，感应炉熔炼仍希望炉料尽量洁净。
与工频炉相比，中频炉的电效率和热效率高，熔炼时间短，用电省，占地较少，投资较低，无需开炉块（或留液），生产灵活，改变铁液牌号方便，优势明显。
随着变频器功率的大型化，原来工频炉在大容量炉子中的地位也将为中频炉所替代。
当今，中频炉的发展方向是：①提高吨功率，实现高效、快熔。
②功率连续可调，适应不同升温和保温能力的需要。
③变频。
如在熔化期用高频率，提升功率快速熔化；在后期用低频率，以加大搅拌力，促进增碳和合金成分的调整。
④双供电，即一套电源两个换炉开关，分别联系两个炉体。
在两炉间任意分配功率，实现两炉同熔，或一熔一保，确保随时能向浇注线提供铁液。
也可以在一炉熔炼的同时另一炉进行炉衬烧结。
⑤自动化管理。
如对熔化保温，炉衬预热烧结实行可编程自动化作业，对电源和炉衬状况进行诊断和故障处理等。
球墨铸铁国家标准规范(概要)
球墨铸铁国家标准规范(概要)
概述
此文档旨在介绍球墨铸铁的国家标准规范。
球墨铸铁是一种具有高强度和耐腐蚀性的铁合金材料，广泛应用于各种工业领域。
标准范围
该国家标准规范涵盖了球墨铸铁的生产、测试和使用方面的各项要求。
主要包括以下内容：
1. 原材料要求：规定了球墨铸铁所需的原材料的质量和化学成分要求。
2. 生产工艺：详细介绍了球墨铸铁的生产过程，包括熔炼、浇铸、冷却和热处理等环节的要求。
3. 机械性能和物理性能测试：规定了对球墨铸铁进行机械性能和物理性能测试的方法和标准。
4. 缺陷和缺陷评定：对球墨铸铁的缺陷进行了分类和评定，以确保产品质量达到标准要求。
5. 标志和包装要求：规定了球墨铸铁产品的标志和包装要求，以便产品的追溯和交付。
适用范围
该国家标准规范适用于生产和使用球墨铸铁的企业和单位。
球
墨铸铁广泛应用于以下领域：
- 机械制造业：用于制造各种机械零部件，如汽车发动机零件、工程机械配件等。
- 建筑行业：用于建筑结构和桥梁等工程的承重部件。
- 管道工程：用于制造输水、输气等管道系统的管件。
目标和意义
通过制定统一的国家标准规范，可以确保球墨铸铁产品的质量
和性能达到一定的要求，提高产品的可靠性和使用寿命。
同时，这
也有助于促进球墨铸铁产业的健康发展，提高行业竞争力。
结论
球墨铸铁国家标准规范是对球墨铸铁产品生产和使用的指导文件，对于确保产品质量和行业发展具有重要意义。
企业和单位应严
格按照该标准规范要求进行生产和测试，以提供高质量的球墨铸铁
产品。
QT500-7铸态球铁件的生产控制
QT500-7铸态球铁件的生产控制黄石东贝铸造有限公司黄卫胜吴林林摘要：我车间主要生产球铁汽车制动器，采用铸态球铁生产工艺可以降低生产成本，缩短生产周期。
为用户提供加工性能好，高强度、高韧性的铸态球墨铸铁，一般是指铁素体含量大于70%的球铁，要求高碳低硅，铁液纯净，球化良好，孕育到位。
因此，在实际生产过程中，确保炉料加入的纯净，化学成分选择的合理，工艺过程控制的稳定是生产QT500-7铸态球墨铸铁的关键。
1 DISA线生产球铁工艺及设备我公司拥有一条DISA2013LP生产线，铸型输送线长度为18米。
铁水采用2T一拖二中频电炉熔炼。
高温精练的铁水，除尽熔渣后倒入球化包充分球化。
球化率达标后通过5T行车吊至浇注平台,转入手工浇包进行浇注。
混砂系统全自动控制,配有一台1T DISA混砂机,混好的型砂依次经过PD5、PD6、T3745斗提、PD7到造型机造型。
2 化学成分的选择碳：碳能促进镁的吸收，改善球化效果，提高石墨球的圆整度，可以提高铁水的流动性，减少铸件缩松；能够促进石墨化，减少白口倾向，消除渗碳体，增加铁素体含量。
铁水的碳选择为3.8-3.85%。
硅：硅可以明显促进石墨化，减少白口倾向，增加铁素体量，改善球铁的塑性，提高孕育效果，但是硅显著增加球铁脆性随其含量的增加而明显增加。
锰：降低共析转变温度，稳定和细化珠光体，锰量过高易产生渗碳体，提高脆性转变温度，降低冲击韧性，控制Mn<0.3%。
磷：在球铁中溶解度很低，当超过某一含量时，易偏析于共晶周围边界形成磷共晶体，降低铸件的塑性，韧性和强度，并且使铸件产生冷裂，控制P<0.06%。
硫：硫低，球化率高，可适当减少球化剂的加入量，不仅能减少铸件夹渣，皮下孔等缺陷。
而且能减少铸件中微观夹杂物的含量，提高铸件的综合性能。
当球化剂加入量不变时，硫高会造成残留镁量不足导致球化不良或球化衰退的现象。
球化剂牌号不变时，球化剂加量随铁液含硫量的增加而增加，所以在球铁生产中，为了稳定生产，提高质量，原铁水含硫量越低越好。
球墨铸铁性能及生产工艺
二、合金元素 球墨铸铁的合金元素主要有钼、铜、 镍、铬、锑、钒、铋等金属。 这些元素的主要是起提高铸铁的强度， 稳定基体组织的作用。
球墨铸铁的凝固特点
1、球墨铸铁有较宽的共晶温度范围 2、球墨铸铁的糊状凝固特性 3、球墨铸铁具有较大的共晶膨胀
球墨铸铁的典型缺陷
1、球化不良和球化退化 特征：断口银灰色，分布芝麻状黑斑点。 金相组织分布大量厚片石墨。 原因：原铁液含硫高，过量反球化元素。 建议选用低硫焦炭，脱硫处理，必要时增 加球化剂稀土量，控制冲天炉鼓风强度和 料位。
讨 论
薄壁铸态球墨铸铁
在欧美发达国家的阀门铸造 工艺中，日趋使用薄壁铸件， 可以节约资源。 薄壁铸态球墨铸铁件是壁厚 仅为几毫米的铸件。由于薄壁， 共晶凝固时冷却速度极快，所 以抑制白口组织的出现成为首 要问题。
白口临界球数(个/平方毫米)
700 600 500 400 300 200 100 0 0 1 2 5 10 15 20 25 冷却速度R（摄氏度/秒） 冷却速度与临 界球数的关系
1、石墨：未溶石墨、添加晶体石墨、非平 衡石墨 2、岩状结构碳化物基底 3、氧化物 4、硫化物/氧化物 5、铋及铋的化合物
球墨铸铁的孕育
球墨铸铁孕育的重要性 灰铸铁、球墨铸铁孕育的异同点 孕育衰退现象 提高孕育效果的措施 a.选择强效孕育剂 b.必要的S的含量 c.改善处理方法 d.提高铸件冷却速度
球状石墨的生长
球状石墨的生长条件 a、极低的硫、氧含量 b、限制反球化元素 c、保证必要的冷却速度 d、添加的球化元素 第一组：镁、钇、铈、钙、镧、镤、钐、 镝、镱、钬、铒 第二组：钡、锂、铯、铷、锶、钍、钾、钠 第三组：铝、锌、镉、锡 最佳含量 W(Mg)：(0.04-0.08)% W(Ce): (0.07-0.12)% W(Y) : (0.15-0.2)%
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球墨铸铁生产要点
关键字：球墨铸铁
一、原材料：
1.球墨铸铁用生铁，Q16或Q12。
2.硅铁：75%硅铁。
3.球化剂：稀土镁硅铁合金，FeSiMg10RE7或FeSiMg9RE9。
4.优质低硫焦炭。
二、配料：废钢0~20%、球墨铸铁用生铁80~95%、回炉料0~10%应使化学成分在：3.3~3.8%C；
2.5~
3.0%Si； Mn≤0.40%； P≤0.07%；S≤0.03%范围。
三、关键点：
1.铁水包：冲入法采用的球化处理包应搪成上下直径相同的圆桶形，并使其深度H与内径D之比
H/D=1.5~2，在局部适当地方修出包嘴。
包底可修成堤坝式或凹坑式。
普通浇包不宜使用。
2.球化处理：（1）加入量为1.0~2.2%，原铁液硫含量为0.04%时取下限；硫含量为0.08%时取上限。
应保证沸腾反应持续1~2分钟，时间短则可以肯定球化不良。
（2）加入方法：球化剂不可松散地放在包底或放在铁液冲得着的地方。
球化剂应集中地放在包底紧靠出铁口的一例，并用砂冲子（平头）适度地将其上表面舂平，覆盖一层无油、无锈的球铁屑或孕育剂再撒上适量的珍珠岩，或者盖以红热的带有铸造小孔的铁板。
（3）出铁后，应扒除球化处理残渣，撒上足够厚的一层珍珠岩或草灰。
3.孕育处理：球化处理后的铁液需加0.8~1.6%的75%硅铁，粒度10~20mm，最终应使碳当量在
4.6~4.7%为好。
附注：球化剂：包钢产XtMg8-7 球化工艺：冲入法、堤坝式加入顺序：脱硫剂——XtMg 合金——硅铁——草灰（珍珠岩），然后在其上盖4~5mm铁板，冲入包内的铁水达2/3时，暂停冲入，待球化反应渐趋平稳时，再补充另1/3铁水，同时将孕育剂加入。
脱硫剂为Na2CO3，加入量0.2~0.3%. 孕育剂SiFe75：块度10~20mm，加入前150~200℃预热1h，1.2~1.3%以三种方式加入：（1）包内孕育：加入0.6~0.65%；（2）随流孕育：加入0.55~0.65% ；（3）为防止孕育衰退，在浇注过程中，在包内进行浮硅孕育，0.05~0.10%；根据生产实践的总结，Mg和Xt的衰退速度为0.001~0.004%/分；
0.0006~0.001%/分。
在保证球化良好和良好流动性的前提下，尽量降低铁水温度并尽量缩短铁水停留时间。