铸态高强度高韧性球墨铸铁的生产技术
铸态QT450_10球墨铸铁生产工艺研究[1]
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Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｍｅｄｉｕｍ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｆｕｒｎａｃｅ ｍｅｌｔｉｎｇ ａｎｄ ｃｕｐｏｌａ － ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｆｕｒｎａｃｅ ｄｕｐｌｅｘ ｍｅｌｔｉｎｇ， ｐｉｇ ｉｒｏｎｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ａｓ－ ｃａｓｔ ｆｅｒｒｉｔｅ ｎｏｄｕｌａｒ ｉｒｏｎ， ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｍｅｌｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ， ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ａｄｄｉｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｎｏｄｕｌａｒｉｚｉｎｇ ａｌｌｏｙ， ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ， ｐｏｕｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｏｕｒｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｎｏｄｕｌａｒ ｉｒｏｎ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｓｔ ｎｏｄｕｌａｒ ｉｒｏｎ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ： ｗ（Ｃ）３．６％～４．０％， ｗ（Ｓｉ） ２．４％～２．８％， ｗ （Ｍｎ） ０．３％～０．４％， ｗ （Ｓ）＜０．０２％， ｗ （Ｐ）＜０．０６％． Ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ － ｍａｇｎｅｓｉｕｍ － ｆｅｒｒｏｓｉｌｉｃｏｎ ａｌｌｏｙ ｕｓｅｄ ａｓ ｎｏｄｕｌａｒｉｚｅｒ ｗａｓ ｏｆ １．０％￣１．８％． Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｂｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌｏｗ ｔｈｅ ｓｕｌｐｈｕｒ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｔｈｅ ｌｅｓｓ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｄｕｌａｒｉｚｅｒ ｗａｓ ｎｅｅｄｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｗａｓ： σｂ＞４５０ ＭＰａ， δ＞１０％，； ｃｏｎｔｒａｒｉｌｙ， ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｈｅ ｓｕｌｐｈｕｒ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｔｈｅ ｍｏｒｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｄｕｌａｒｉｚｅｒ ｗａｓ ｎｅｅｄｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｗａｓ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｖａｌｕｅ： σｂ＞４５０ ＭＰａ， δ＜１０％． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： Ａｓ－ ｃａｓｔ ｆｅｒｒｉｔｅ ｎｏｄｕｌａｒ ｉｒｏｎ； ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ； ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
大型铸态珠光体球墨铸铁消失模铸造工艺探究
５
ＦｅＳｉ７５
３．５ｌ １．８２ ０．６８ ０－３２ ０．６５ ５７０ ３．１ ２２５ ８５％Ｐ＋Ｆ ２～３ ５——６ 随流 ３．５６ １．９１ ０．７４ ０．４１ Ｏ．７２ ５７５ ３．８ ２１５ ８０％Ｐ＋Ｆ ２～３ ５～６ 随 流
由表 中可 以 看 出 ，随 流 孕 育 的 效果 明显 优 于浮 硅孕育。原 因主要 与孕育剂的化学成分有关 ，随流 孕育剂中除含有硅以外 ，还含有稀土、钙等复合元 素 ，这些元素在合金 中的含量搭配合理 ，能有效地 防止碳化物的形成和抗孕育衰退 。硅 、稀土不仅是 好的形核剂 ，而且对后期出现的球化衰退及球化元 素的不足而 引起的球化不 良具有一定的补偿效果。 因此 ，它是 一 种 高效 复合 孕 育剂 ，是 生 产铸 态 珠光 体球墨铸铁 的理想孕育剂 。在正式生产中 ，我们将 其 作 为瞬 时 孕 育剂 ，其加 入 量 为０．０５％～０．１％。
元 素的含 量 。处理前 ：Ｗｃ＝３．４％～３．８％，Ｗ ｓ ＝ ０．７％ ～ １．２％ ；处 理 后 ：Ｗｃ＝３－３％ ～３．７％， Ｗ ｓｉ：
１．８％ ～ ２．４％ ， Ｗ Ｍ ＝ ０．５％ ～０．８％ ， ＷＲＥ残一 ０．０４％ ～
０．０７％ ， Ｗ Ｍ蛾 ＝ ０．０５％ ～ ０．０８％ ， Ｗｓ≤ ０．０７％ ， ＷＰ≤ ０．０７％ ， Ｗｃｒ＝ ０．３％ ～０．５％ ， Ｗｃ ＝ ０．６％ ～ １．０％ 。
为 了平衡单 铸试 块与 附体 试块 的组织 和性 能 差异 ，经过 多次 求证和筛选 ，决定选用Ｄ一２球 化 剂 。其技 术指 标为 ：ＷＭ ＝７．０％～９．０％，ＷＲＥ＝
２．０％ ～ ３．０％ ， Ｗｓｉ＝ ３８％ ～ ４４％ ， Ｗｃ ≤ １．０％ ， ＷＢ ≤
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。
QT500—7球墨铸铁熔炼工艺的设计说明
QT500-7球墨铸铁熔炼工艺设计摘要合金熔炼是铸造生产中的重要环节。
当前，铸造生产中的废品约有50% 与熔炼有关，熔炼铁液的成本约占铸件成本的25%~30% ，合金熔炼对铸件质量和成本有着很大的影响。
我们应该针对不同的铸件材质与技术要求选择不同的熔炼方法。
本设计题目为QT500-7球墨铸铁熔炼工艺设计，体现了球墨铸铁熔炼的设计要求、容与方向，有一定的设计意义。
通过对该牌号球墨铸铁的设计，进一步加强了设计者熔炼工艺设计的基础知识，为设计其它牌号铸铁的熔炼做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。
本设计运用铸造合金熔炼的基础知识，首先分析了QT500-7球墨铸铁的成分与性能要求，为选取熔炼设备与炉料做好了准备；然后选取熔炼设备，计算炉料的比例用量；最后设定球化、孕育方法，确定浇注温度参数，进行质量检测与分析。
本设计着重点在于使用冲天炉-感应电炉双联熔炼球墨铸铁。
由冲天炉熔化铁液并进行化学成分含量的初步确定；在感应电炉中高温精炼，调整铁液的化学成分至规定的围；进一步清除非金属夹杂物和降低气体含量；提高铁液温度至符合出炉球化要求；最终球化与孕育处理，出炉检测。
关键词：球墨铸铁双联熔炼球化处理孕育处理QT500-7 Ductile Iron Smelting Process DesignAbstractAlloy melting is an important part in casting production. At present，about 50% of the waste in the foundry production is related to the smelting. The cost of the molten iron is about 25% - 30% of the cost of the casting.We should choose different smelting methods for different casting materials and technical requirements.This design topic is QT500-7 nodular cast iron smelting process design，reflects the design requirements， content and direction of ductile iron smelting， there is a certain design significance. Through the design of this type of ductile iron， further strengthen the designers of the basic knowledge of smelting process design for the design of other grades of cast iron to pave the way and draw a more profound experience.The design and use of casting alloy melting of basic knowledge， the first analysis of the QT500-7 nodular cast iron composition and performance requirements for the selection of smelting equipment and charge ready；then select smelting equipment， calculation burden ratio； finally set the ball， inoculation method， to determine the parameters of casting temperature， quality detection and analysis.This design is focused on the use of cupola induction furnace duplex melting of nodular cast iron. By cupola melting iron liquid and preliminary identification of chemical components； in the induction furnace high temperature refining， adjustment of the liquid metal chemical composition to the specified range； further clear non metallic inclusions and reduce the gas content； improve the temperature of molten metal to meet released the ball of the requirements； and eventually the ball and inoculation treatment， detection of released.Key words:Ductile iron，Tecastiron，Spheroidize，Inoculation treatment目录摘要IAbstractI1 绪论11.1球墨铸铁的出现11.2国外球墨铸铁的发展11.3球墨铸铁的应用21.4熔炼工艺与发展31.5课题来源与意义32 熔炼工艺方案的确定42.1熔炼技术要求与分析42.1.1技术要求42.1.2材料性能与分析42.2工艺方案53 冲天炉熔炼工艺设计63.1冲天炉熔炼特性与原理63.1.1冲天炉熔炼概述73.1.2冲天炉熔炼的技术要求73.1.3冲天炉的燃烧过程原理93.2炉料的计算113.2.1球墨铸铁原铁液的配比要求113.2.2QT500-7原始资料的确定123.2.3确定元素增减率与增减后成分123.2.4确定配料比并校核133.2.5炉料计算143.3熔炼工艺与参数143.3.1装炉143.3.2炉前控制143.3.3铁液出炉153.3.4脱硫处理153.4熔炼过程的化学反应164电炉熔炼工艺设计174.1感应电炉的熔炼特点174.1.1感应电炉构造与工作原理174.1.2感应电炉熔炼的优缺点与其应用184.2熔炼工艺与参数184.2.1二次脱硫184.2.2脱磷处理194.2.3精炼调整194.3球化工艺194.3.1球化剂194.3.2QT500-7球化剂的选用214.3.3 QT500-7的球化处理工艺214.3.4球化剂加入量的确定234.4孕育工艺244.4.1孕育剂244.4.2孕育处理工艺254.5出液浇注264.5.1浇注温度对性能的影响264.5.2球铁的浇注温度265质量检验与分析275.1质量检测275.1.1炉前三角试片检验法275.1.2火苗判断法275.1.3炉前快速金相法275.1.4炉前光谱分析法275.2缺陷分析275.2.1球化不良285.2.2球化衰退295.2.3石墨漂浮296 结论30致32参考文献321 绪论铸造是机电装备制造业中铸件生产的工艺过程。
球墨铸铁表面强度提高的方法
球墨铸铁表面强度提高的方法
球墨铸铁表面强度提高的方法有很多种，其中包括以下几种： 1. 表面喷涂：通过在球墨铸铁表面喷涂一层耐磨、耐腐蚀的涂层，可以有效地提高其表面强度。
2. 热处理：通过加热和冷却处理，可以使球墨铸铁表面形成一层硬度较高的表面层，从而提高其表面强度。
3. 表面抛光：通过对球墨铸铁表面进行抛光处理，可以使其表面光滑度和硬度得到提高，从而提高其表面强度。
4. 表面强化：通过在球墨铸铁表面进行一定的机械加工处理，如打磨、刻绘等，可以使其表面硬度得到提高，从而提高其表面强度。
总之，要提高球墨铸铁表面强度，需要根据具体情况采取相应的方法进行处理，以达到最佳效果。
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提高铸态高强度球铁塑韧性的研究
维普资讯
ＥＸＰ ＥＲｌ ＥＮＴ ＆ ＲＥｓ ＡＲＣＨ Ｍ Ｅ
文 章 编 号 ：０ １ ０３－８ ５（ ０２ ０３－ ３４ ２０ ） ００２ ９—０３
提 高 铸 态 高 强 度 球 铁 塑 韧 性 的研 究
龚 萍
（ 江 铃 铸 造 厂 ， 西 南 昌 ３ ００１ ） 江 ３０
０． ２％ ， 时 采 用 特 殊 过 滤 浇 口 杯 ， 保 铁 液 净 化 。 同 确 铁 液 成 分 （ ／％ ）为 ： ３ ４． ５－４． ＣＥ、 ５５ ＜０． Ｍｎ、 ３ ＜
０． Ｐ、 ０２ ０５ ＜０． Ｓ。 ｂ 试 样 取 自 平 衡 块 ； ｋ ＨＢ 、 、 试 样 取 自主 轴 颈 。
Ｍｏ提 高 了 韧 性 ， 其 原 因 ， 们 认 为 主 要 是 究 我 因 为 Ｍｏ 整 个 基 体 形 成 了 一 个 很 好 的 韧 性 骨 架 使 所 至 。 Ｍｏ 奥 氏 体 中 为 正 偏 析 ， 集 于 奥 氏 体 结 ｔ 富 晶 前 沿 的 熔 体 中 ， 成 较 大 的 成 分 过 冷 ， 奥 氏 形 使
由 于 Ｍｏ ｔ Ｃ的 亲 和 力 很 强 ， Ｍ ｏ 过 一 定 量 －／ ￣ 当 超
收 稿 日 期 ：０ ２ ０ － ８ ２０ － ３０
时 ， 会 形 成 特 别 的碳 化 物 ， 而 使 韧 性 降 低 ， 将 反 故
Ｍ ｏ 量 不 能 过 多 。 试 验 证 明 加 入 ０． ％ 左 右 的 Ｍ ｏ 用 ２
第三章球墨铸铁
• 2、力学性能的检验 • 本技术要求适用于砂型或导热性与砂型相当的铸型中
铸造的普通和低合金球墨铸铁件，不适用于球铁管件 和连续铸造的QT件。 • QT的力学性能以抗拉强度及伸长率为验收依据，对于 屈服点及硬度有要求时，共需双方协商决定，可作为 验收依据。QT检验用试块形状见图3-7所示，尺寸分 别见表3-9和表3-10。
强度最高、其次是B上、S体、P体、F体。 • QT静载荷性能的一其个突出的特点是屈服点。σ0.2高，超
过正火45钢，比强度σ0.2/σb也高于钢(据测 试:QTσ0.2/σb=0.7—0.8，钢的 σ0.2/σb= 0.3-0.57)。QT可 以代替钢制造静态承力大、材料强度要求较高的件。 • QT硬度比同基体的钢和灰铸铁要高，所以耐磨性能好。 球墨铸铁的弹性模量在159000~172000MPa，而且随球 化率的降低而降低。
第三章球墨铸铁
第三章球墨铸铁
第三章球墨铸铁
• 浇注单铸试块时应与所测铸件同包铁液在干型或湿型 内浇注。若需热处理时，试块应与铸铁同炉热处理。 当铸件质量大于2000kg，且壁厚在30~200mm时， 一般采用附铸试块，热处理后从铸件上切取，其形状 及尺寸如图3-8和表3-11所示。
第三章球墨铸铁
• 三、本章的重点知识
• 本章主要介绍铁素体、珠光体及贝氏体球墨铸铁的金 相组织、性能特点及技术要求，化学成分确定及熔制 工艺，球墨铸铁的热处理、铸造性能及铸造工艺特点， 常见缺陷及其防止措施等。
第三章球墨铸铁
第二节 球墨铸铁的金相组织、性能特点、牌 号及技术要求
• 一、球墨铸铁的金相组织特点 • 1、石墨 • 2、金相基体 • 二、QT的性能特点 • 1、力学性能 • 2、使用性能 • 3、工艺性能 • 三、球墨铸铁的牌号及技术要求 • 1、球墨铸铁的牌号 • 2、力学性能的检验
球墨铸铁介绍
目录
球墨铸铁优点及应用
球墨铸铁制取பைடு நூலகம்理
球墨铸铁工艺简介 球墨铸铁主要缺陷
球墨铸铁是指铁液在凝固过程中碳以球型石墨析出的铸铁。不灰 铸铁相比，其最大丌同是石墨形状的改变，避免了灰铸铁中尖锐石墨 存在，使得石墨对金属基体的切口作用大为减少，基本消除了片状石 墨引起的应力集中现象，使金属基体的强度利用率达到70～90％，使 金属基体的性能得到很大程度的发挥。 球墨铸铁可以像钢一样，通过热处理和合金化等措施来进一步提 高其使用性能。比如，处理过的球墨铸铁可以取得很好的韧性，延伸 率高达24％；抗拉强度可以高达 1400MPa ，基本接近钢材。 不钢材相比，球墨铸铁成本相对较低。 由于球墨铸铁产量的丌断 增加，性能丌断开 发，现已成功部分取代了锻钢和铸钢，成为前景广 阔的金属结构材料。
3.2球墨铸铁工艺简介
型砂制备 型腔制作 造型 制芯
入库 沙箱 旧砂 合 箱 浇注 倒包孕育
冷却 落砂 清理 浇冒口 合格 检验 废品
芯盒制作
芯砂制备
球化 熔炼 金属炉料 回炉料
球墨铸铁主要缺陷
4.1球墨铸铁主要缺陷 胀砂 气孔 缩孔、疏松 裂纹
飞边 球化丌良 和球化衰退
主要缺陷
砂眼
偏芯
冷隔
4.2 球墨铸铁主要缺陷特征
对球化起干扰的元素
如：铅、铝等
元素 残留量过低 镁 ①石墨丌球化 戒球化丌良； ②球化衰退过 快
残留量过高 ①白口倾向增加； ②缩孔、缩松增加； ③夹杂物增加，尤其促进 黑渣形成； ④促进生成皮下气孔
残留量 0.03~0 .06%
①中和干扰元 ①增加白口倾向； 素的作用丌足， ②促进碳化物在晶界偏析； 稀土 影响球化等级； ③增加珠光体量，丌利于 0.01~0 ②孕育衰退不 铸态铁素体球铁的生产； .03% 球化衰退过快 ④石墨圆整度差； ⑤夹杂物增加
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铸 造 ＦＯＵＮＤＲＹ Ａｕｇ．２０１１ ＶＯ１．６Ｏ ＮＯ．８
铸态高强度高韧性球墨铸铁的生产技术 丁陈民，李永红，刘 红 （安徽神剑科技股份有限公司，安徽合肥２３００２２）
摘要：简要总结了生产铸态高强度高韧性球墨￣＠ＱＴ５９０．１０材质的控制要点。在合理设计化学成分的基础上，加入 Ｏ．２％～０＿３％Ｃｕ和０．０２％～０．０３％Ｓｎ可以使铸态球墨铸铁的珠光体达到７０％。选择合适的球化剂和孕育剂，控制处理工艺以 强化球化和孕育效果，使产品不经热处理能达．￣ＯＱＴ５９０一ｌ０的要求。
关键词：铸态ＱＴ５９０．１０；珠光体；化学成分；球化处理；孕育处理 中图分类号：ＴＧ２５５文献标识码：Ｂ文章编号：１００１—４９７７（２０１ １）０８—０７８８—０３
Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ａｓ－－Ｃａｓｔ Ｈｉｇｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ Ｄｕｃｔｉｌｅ Ｉｒｏｎ
ＤＩＮＧ Ｃｈｅｎ—ｒａｉｎ，ＬＩ Ｙｏｎｇ—ｈｏｎｇ，ＬＩＵ Ｈｏｎｇ （Ａｎｈｕｉ Ｓｈｅｎｊｉａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ ，Ｌｔｄ．，Ｈｅｆｅｉ ２３００２２，Ａｎｈｕｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ａｓ．ｃａｓｔ ｄｕｃｔｉｌｅ；ｒｏｎ ｍａｔｅｒｉａＩ ＱＴ５９０．１ ０ ｗｅｒｅ ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａＩ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ． ｔｈｅ ｐｅａｒｌｉｔｅ ｆｏｒｍｅｄ ｉｎ ａｓ—ｃａｓｔ ｄｕｃｔｉｌｅ ｉｒｏｎｓ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ７０％ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ０．２％．０．３％Ｃｕ ａｎｄ ０．０２％．０． ０３％Ｓｎ．Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ＱＴ５９０—１ ０ ｗｉｔｈｏｕｔ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｂｙ ｃｈｏｏｓｉｎｇ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｎｏｄｕｌｉｚｅｒ ａｎｄ ｊｎｏｃｕｌａｎｔ，ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｆｏｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｔｈｅ ｓｐｈｅｒｏｉｄｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ＷＯｒｄｓ：ａｓ．ｃａｓｔ ＱＴ５９０—１ ０：ｐｅａｒｌｉｔｅ；ｃｈｅｍｉｃａＩ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｓｐｈｅｒｏｉｄｉｚａｔｉｏｎ；ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ
随着对合金强化基体组织认识的加深，以及当前 市场对铸件供货周期的缩短，不经热处理，减少中问 环节，生产铸态珠光体球墨铸铁件已是很多铸造企业 优先考虑的生产工艺。我公司生产的ＱＴ５９０ １０材质球 墨铸铁，用于汽车零配件的若干中小铸件。生产中利 用合金成分及工艺控制，不进行后续热处理而直接生 产获得铸态珠光体球墨铸铁，铸态珠光体达７０％，生 产效率高，工艺方法简单，便于操作。性能检测表明 其力学性能及加工性能可稳定达到产品质量技术要求。 根据本公司对生产实践的体会和总结，本文主要介绍 ＱＴ５９０．１０球墨铸铁材质生产中成分控制及处理工艺要 点，以供同行在生产实践中参考。 １化学成分的选择 （１）碳碳能够促进镁的吸收，改善球化、提高 石墨球的圆整度；提高铁液的流动性，减少铸件的缩 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。因此将碳控制在３．５％一３．７％。 （２）硅铸态珠光体球墨铸铁的生产中，通常将ｓｉ 控制在２．０％－２．５％，而为了在保证抗拉强度达￣ＪＪ５９０ ＭＰａ 的基础上，伸长率达到１０％，必须适当提高孕育效果， 增加并细化石墨球。综合考虑，实际生产中将硅含量 控制在２．５％～２．７％【”。 （３）锰锰是稳定珠光体的元素，可以提高球墨 铸铁的强度和硬度。但锰降低塑性和韧性，且易产生 偏析，锰量过多，易在共晶团边界形成化合物，降低 铸件的力学性能，对厚大铸件更为严重。因此我公司 不采用锰作为铸态形成珠光体的元素，将锰含量控制 为＜０．５％。 （４）硫硫与镁、稀土亲和力很强，消耗铁液中 的球化元素，形成ＭｇＳ、ＲＥＳ渣，降低球化率；硫越 高、消耗球化剂越多，因此铁液含硫量高是造成球化 元素残留量少而导致球化不良的主要原因；另外，含 硫量高还容易产生夹渣、皮下气孔、热裂纹等缺陷。 故硫含量控制为＜０．０３％。 （５）磷磷在球铁中溶解度很低，当磷超过某一 含量时，易偏析于共晶团边界形成磷共晶，降低铸件 的塑性、韧性和强度，并且使铸件产生冷裂。因此磷 含量控制为＜０．０６％。
收稿日期：２０１１一Ｏ３—０１收到初稿，２０１ｌ－０５—２９收到修订稿。 作者简介：丁陈民（１９７７－），男，丁 程师，主要从事铸造工艺设计 亡作。Ｅ－ｍａｉｌ：７３６１２１０１５＠ｑｑ．ｃｏｍ 铸造 丁陈民等：铸态高强度高韧性球墨铸铁的生产技术 （６）镁和稀土铁液中有一定的镁和稀土元素的 残留量才能保证石墨成球。在稀土镁球铁中，镁起主 要球化作用，稀土起辅助球化作用，并起到净化铁液、 抗球化干扰元素的作用。将它们控制在如下范围： ０．０３０％－０．０５％Ｍｇ残、０．０３０％－０．０５％ＲＥ残。 （７）铜和锡 在共晶转变时，铜＋锡促进石墨化， 可减少或消除游离渗碳体的形成；共析阶段促进并细 化珠光体，强化基体组织，提高基体力学性能。铸态 球墨铸铁生产中，以适量的铜进行合金化是控制珠光 体数量的有效措施之一，考虑ＯＴ５９０—１０材质的力学 性能对基体的要求，将铜量控制在小于０．４％范围；有 限的微量合金元素锡可以使石墨球圆整度提高，增加 石墨球数量，加０．０３％左右的锡，可使基体组织中的珠 光体数量明显增加阁。因此，在较高ｓｉ含量的情况下， 合金化的合理设计为：０．２％～０．３％Ｃｕ＋０．０２％～０．０３％Ｓｎ， 可以有效保证铸件在铸态时珠光体达到７０％以上。 ２铁液的熔炼 生产中采用３ ｔ中频感应电炉熔炼工艺，使用尽可 能纯净的生铁，生铁中Ｐ、Ｓ、干扰球化元素及各类合 金元素要尽可能低，回炉铁及废钢应尽可能干净，无 砂、铁锈等杂物，以满足对微量杂质的控制要求。铜、 锡是产品性能是否能达到要求的关键，在不利用特殊 专用球化剂、孕育剂的情况下，如何确保合金在铁液 中均匀，是产品质量和性能稳定的基础，考虑到两种 合金在熔炼过程中不烧损，在熔炼前期以合金形式加 人到炉底熔炼，可以确保合金在整炉铁液中的浓度最 大限度的均匀【３＿。原铁液化学成分控制原则：在控制 ＣＥ、Ｃ含量高，Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ含量低的前提下， 炉料配比３．６％～３．８％Ｃ，１．３％～１．７％Ｓｉ。 ３球化及孕育处理 ３．１球化剂的选用 球化剂的选用与铁液质量有关，原铁液中含硫量 不同，选用含稀土量不同的球化剂，即使是用电炉熔 炼，如果使用的生铁中含硫及其他杂质元素多，原铁 液含Ｓ＞Ｏ．０３％，则选用ＦｅＳｉＭｇ８ＲＥ７的球化剂；含Ｓ＜ ０．０３％时，则选用低稀土的ＦｅＳｉＭｇ８ＲＥ５球化剂。 球化剂质量不仅与化学成分有关，而且与粒度也 有一定的关系。粒度过大，不易快速溶解，使反应熔 化时间长，导致球化剂上浮至铁液表面烧损，镁的吸 收率下降，影响球化效果；球化剂粒度过小，特别是 呈粉末状的比例要严格控制，因为铁液温度高，容易 直接烧损，温度低则直接氧化［１Ｊ。生产过程中球化剂粒 度的选取主要还是取决于球化包的大小和球化温度， 本公司生产过程中使用３００ ｋｇ球化包，球化处理温度 １ ５１０ １ ５４０℃，因此球化剂粒度选用５～２０ ｍｍ，粒度 超标的球化剂应小于５％。 ３．２球化处理 本公司采用通用的堤坝式冲人法球化处理，凹坑 深度为１００～２００ ｍｍ。球化前利用球铁铁屑和孕育剂覆 盖球化剂，由此可提高镁的回收率１５％～２０％，加入量 根据铁液温度决定，一般为铁液重量的１．１％一１．５％， 球化反应时间一般为１００～１２０ Ｓ，球化时铁液应避免直 接冲到球化剂上，球化方式应是铁液大约到１／３时开始 球化反应。由于电炉熔炼的铁液纯度高、渣相少，铁 液容易氧化，因此球化反应结束后，要立即加集渣剂 覆盖，及时转包孕育。球化、孕育处理后的铁液应该 尽可能快的浇注完毕，避免球化衰退和温度降低过多， 影响产品质量。一般根据铸件大小来确定等待浇注的 时间，小件不超过６ ｍｉｎ，较大件不超过１５ ｒａｉｎ。 ３．３孕育处理 孕育剂选用常用的７５ＦｅＳｉ，为提高孕育效果，并 合理控制终硅量，根据生产条件，采用二次孕育处理 方式。采用冲人法球化时在球化剂表面加入０．４％～ ０．５％的孕育剂，孕育剂粒度３～８ １Ｔｉｍ，待冲入铁液进行 球化处理时，同时发生孕育作用。在浇注前将铁液从 球化包转入浇注包时，在铁液表面加入０．２％～０．３％的 粒度为２ ５ ｍｍ的孕育剂进行二次孕育，可以有效防止 孕育衰退，保障孕育效果。 由于铸态ＱＴ５９０．１０铸件的珠光体组织主要依靠合 金铜＋锡达到，适当加强孕育效果，有利于铸件在保证 抗拉强度达到５９０ ＭＰａ的前提下，使塑性伸长率＞１０％， 并能有效消除碳化物，有利于铁液补缩，减小铁液收 缩倾向，防止铸件产生缩松。
４生产及检测结果 以上述方法分别测试了３炉铁液，其浇注试样的化 学成分如表ｌ所示，金相组织『４］及力学性能如表２所示。 表３是ＱＴ５９０．１０材质要求的铁液化学成分。
表１试样的化学成分 Ｔａｂｌｅ ｌＴｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅ％
由表１—３可以看出，用这种工艺生产的铸态高强度 高韧性球墨铸铁ＱＴ５９０．１０的化学成分满足ＱＴ５９０—１０材 质要求的化学成分，不经热处理，其珠光体含量达到 ７０％以上，抗拉强度达到６００ ＭＰａ以上，伸长率≥ １０％，达￣１］－ｌＱＴ５９０—１０材质要求的力学性能。