铸铁的孕育处理

０引言在铸铁生产中,孕育处理是一项关键的环节。随着人们对铸件质量要求的提高,国内外许多专家对铸铁的孕育处理做了大量的工作,并取得了飞跃的发展。本文根据作者多年来从事球铁研究工作的体会,谈谈对铸铁孕育处理及孕育剂的一些看法。１铸铁孕育处理的目的灰铸铁在凝固时,碳是从铁液中沉析在其中现有的核心上。如果有足够的核心存在,碳建立在已有的核心上而不会形成新的核心。而在现实中铸铁在凝固时往往自发形成的核心并不够,必须借助外来的作用使其有足够的核心。铸铁的孕育原因之一就是通过加入铁液中的孕育剂来增加碳析出的核…     

灰铸铁的孕育处理

灰铸铁基本上是由铁、碳和硅组成的共晶型合金，其中，碳主要以石墨的形态存在。生产优质铸件，控制铸铁凝固时形成的石墨的形态和基体金属组织是至关重要的。孕育处理是生产工艺中最重要的环节之一。良好的孕育处理可使灰铸铁具有符合要求的显微组织，从而保证铸件的力学性能和加工性能。在液态铸铁中加入孕育剂，可以形成大量亚显微核心，促使共晶团在液相中生成。接近共晶凝固温度时，生核处首先形成细小的石墨片，并由此成长为共晶团。每一个共晶团的形成，都会向周围的液相释放少量的热，形成的共晶团越多，铸铁的凝固速率就越低。凝固速率的降低，就有助于按铁一石墨稳定系统凝固，而且能得到A型石墨组织。     

影响铸铁凝固组织的隐形因素(Ⅰ)

铁液在高于某一温度时，有利于Fe3C生成；在低于某一温度时，Fe3C不稳定，有自发分解为Fe和C的倾向。其临界温度受化学成分及其它因素的影响。铸铁的遗传性包含结构信息保留、成分遗传效应和物性特征保存。更换炉料、多种炉料搭配使用、进行针对性处理、熔液过热等是改善不良遗传性的途径。在同一温度条件下，石墨在熔液、奥氏体和铁素体中的溶解度都比渗碳体的溶解度低；奥氏体-石墨共晶和共析反应温度也都高于奥氏体-渗碳体的共晶和共析反应温度。硅有利于石墨的析出，使Fe—Fe3C介稳定系向Fe—C稳定系转变。所有石墨化元素均降低介稳定共晶温度，而提高稳定共晶温度，并使两者间距扩大。凝固相图反映铸铁在实际条件下的温度-成分-组织关系，其特征界限可依熔化工艺、熔液处理、冷却速度的改变而移动。商业铸铁实际上都在非平衡冷却条件下按共生区概念依凝固相图进行凝固。在过冷条件下，即使是共晶或过共晶成分铸铁，其组织中也可能存在亚共晶枝晶(奥氏体)。     

石墨成核、生长与球铁收缩的控制

本文叙述了一种为了改进铸件性能和控制凝固收缩而进行孕育处理的新方法。研发了合适量Mg、Ca、Ce或La的FeSi孕育剂，使球铁的激冷和收缩都降到最小。同时，还研发了含S和O的特殊孕育剂，使它们在加入铁水时产生反应。对于该新型处理用孕育剂的设想是使得在处理球铁时会产生非常强力的石墨成核状况，并且有效地降低激冷和收缩。在使用孕育剂中控制好成分和所用的稀土类型，对球铁的冷却曲线特性和随后凝固时金相结构都有很大影响。石墨的成核和生长集中在凝固最终时期，使石墨的膨胀在很大程度上抵消铸铁收缩。本文举例说明了有关生产试验，并对这种孕育剂处理新理念的特征加以叙述。     

电脉冲工艺参数对AlSi7Mg合金凝固组织的影响

获得一种在液态金属母液中均匀地悬浮着一定球状初生固相的非枝晶浆料是半固态金属加工的基础和关键。为了达到这一目的，在不同电脉冲参数下对合金熔体进行电脉冲孕育处理。结果表明：通过电脉冲孕育处理将AlSi7Mg合金凝固组织中的初生相由发达的枝晶转变成了蔷薇晶和近球形晶粒：脉冲频率和脉冲时间对合金凝固组织的影响规律相一致，即随着脉冲时间的延长和脉冲频率的增加，合金的凝固组织逐渐得到改善；但当脉冲时间过长和脉冲频率过大时，导致合金凝固过程中的形核率降低，使合金的凝固组织不理想。从而揭示了只有在合适的熔体处理温度及脉冲工艺参数作用下，才可以获得理想的AlSi7Mg合金凝固组织。     

对提高冲天炉出铁温度所引起的思考

通过提高冲天炉出铁温度，提高了废钢用量铁液的石墨化能力的同时细化铁液中的原子集团，为提高铸铁的性能和成品率创造了条件；充分利用出铁时铁液具有最高温度和可塑性，采用大剂量冲入法处理，做到使每个小原子集团各有所获，各自具有形核能力，成为提高铸铁性能和成品率的重要手段。     

孕育剂对铸态可锻铸铁组织及退火工艺的影响

对铸态可锻铸铁的孕育机理及石墨化退火工艺进行了研究.结果表明:微量元素Bi、Sb、B的加入,增加了凝固过程中石墨的形核率,促进珠光体形成,并使石墨化退火过程中共析渗碳体分解速度加快;合理选择铁液成分,并经Bi、Sb孕育及Sb-B和Sb-B-RE复合孕育处理,可获得基体基本为珠光体的铸态可锻铸铁;采用Sb-B-RE和Sb-B复合孕育处理石墨更为细小;复合孕育处理的铸态可锻铸铁经740 ℃保温4 h的石墨化退火处理,可得到铁素体基可锻铸铁;若铸态组织中存在少量莱氏体,应770 ℃保温1 h,以消除渗碳体,再进行740 ℃保温3 h的石墨化退火处理.     

提高球墨铸铁孕育效果分析

生产的球铁件常发现石墨呈蠕虫状 ,用大包的底部铁液浇小件时 ,石墨球降级严重。因此提高球铁孕育效果 ,防止孕育衰退 ,是不容忽视的问题。1　原铁液成分在铸件不形成碳化物条件下 ,尽可能使原铁液含Si和CE值保持较低水平。原铁液经孕育处理后避免石墨漂浮或粗短、蠕虫状石墨出现。原铁液含硫过少 (0 .0 2 5 %～ 0 .0 3% ) ,氧的溶解度增加 ,Mn/S之比也增大 ,这些都会稳定渗碳体并阻碍石墨化。生产球墨铸铁不能刻意追求低S铁液。用冲天炉生产球铁建议硫含量在 0 .0 5 %～ 0 .0 6 %。2　冲天炉送风含水量梅雨时间长 ,大气中含水份高达 15…     

硅钡合金孕育处理KTH350—10的试验研究

用硅钡合金作孕育剂，并与相同条件下用铝孕育处理可锻铸铁进行比较，研究了钡对第一和第二阶段石墨化的影响。组织观察和性能测试结果表明：钡可促进第一和第二阶段石墨化过程，有利于获得铁素体基体；经硅钡孕育处理后铸铁组织中絮状石墨的外形趋于团球化，石墨的尺寸也有所减小，强度和塑性都有不同程度的提高。     

铸铁的SiC孕育预处理

感应电炉熔炼的铁液白口倾向大,铸铁的强度和硬度会增加,但是电炉铁液的形核率减少很多.在电炉中加入预处理剂SiC,对灰铸铁可以促进A型石墨形成,对球墨铸铁可以促进球状石墨形成.对处理蠕墨铸铁也有很好的效果.SiC是质优价廉的硅源、碳源,在冲天炉中应用可以降低使用锈蚀炉料的负面影响.     

球墨铸铁铸件的补缩工艺

通过分析和总结在生产实践过程中球墨铸铁铸件产生缩孔缩松缺陷以及成功解决办法,对球铁铸件凝固收缩理论提出理解和看法:铸件的补缩及缺陷产生取决于压力,由于球铁的凝固特性使石墨化膨胀和凝固收缩分离.薄壁件截面凝固差异不明显,石墨化膨胀压力无法有效利用,厚大件的截面凝固的差异大,容易实现石墨化膨胀压力的利用.铸造补缩工艺的设计原则就是提供并保持这样的压力,对薄壁要强调外部压力补缩,厚壁则充分利用石墨化膨胀压力自补缩.     

STUDY ON THE MECHANISM OF GRAPHITIZATION IN MOLTEN CAST IRON PROMOTED BY ELECTROPULSE DISCHARGE

From the points of both molten cast iron structure and the appearing ratio of electrons in outer-layer of different atoms, analysis on enhancement mechanism of graphitization ability after processing of the iron by pulse electric discharge has been made, and the theory has been proofed by corresponding experiments. The results show that when the molten cast iron is being processed by pulse electric discharge, both the size of crystal embryos that composed by Fe and C atoms as well as the number of clusters can be reduced, even be separated by such discharging; consequently results in the segregation of C atoms in the molten cast iron near the cathode of discharging. The nucleation of graphite in these areas of the iron has been promoted at the discharging temperature; even though such degree has not been reached, the mast favorablenucleation conditions of graphite can be at least created. Under the preconditions of not breaking up the graphite crystal embryos, with proper adjustment of discharging frequency, the stronger of the electric field and the longer of the pulsation treatment time are, the more graphitization ability of the molten cast iron is. The theoretical analysis on the above rules consists well with experimental results.     

灰铸铁在凝固过程中体积膨胀和收缩特性的研究

随着硅含量的增加,灰铸铁共晶凝固时的体积变化可以由收缩性质转变为膨胀性质,碳对亚共晶和过共晶灰铸铁凝固时体积膨胀或收缩有较大的影响。同时调整碳硅含量。可有效地改变灰铸铁凝固墨迹过程的体积收缩和膨胀特性,另外,石墨类型对凝固时的体积膨胀和收缩也有一定的影响。通过调整上述影响因素,可以控制灰铸铁凝固时体积或收缩的性质和数量大小。对解决灰铸铁凝固时因体积收缩或膨胀产生的铸造缺陷如渗铁和缩孔等具有重要意义     

获得粒状珠光体可锻铸件的热处理工艺

采用金相法研究了获得粒状珠光体可锻铸铁的热处理工艺。结果表明,将白口铸坯试样在920℃石墨退火2h后淬火（水冷）,分别经共析点Ac1,以下（650℃）较长时间回火和共析点Ac1以上（800℃）短时回火都可获得状珠光体可锻铸铁。     

Influence of Refiner in ZA-12 Alloys During Centrifugal Casting Process

The behavior of the molten melt plays a predominant role in determining the quality cast product. In continuous casting, addition of refiner 1% (Al+Ti+B2) onto the molten metal increases its mechanical properties as a result of the nucleation within the process. In this article, the effect of refiners in the centrifugal casting process was studied. Eutectic ZA-12 alloys were taken for our experiment and cast at various rotational speeds (400 rpm, 600 rpm, and 800 rpm) with and without the addition of refiners. Rather than increase in the solidification rate as in continuous casting, these refiners diminish the solidification rate, which in turn forms an irregular-shaped cast tube. The microstructure and hardness for the entire cast specimen were discussed finally.     

球化剂品质对活塞座圈铸件缩松的影响

活塞座圈是结构复杂铸件,生产中易产生缩松缺陷。在本试验中,通过降低球化剂MgO含量,提高铁液的纯净度,提升铸件凝固过程中铁液的补缩能力以及石墨化膨胀能力,从而减少或消除活塞座圈铸件缩松的发生。     

特大型球墨铸铁磨盘的铸造工艺

介绍了特大型球墨铸铁磨盘的研制过程,详细阐述了其分型面、浇注系统、浇注温度、冷铁、工艺参数等的选择与设定,并给出了磨盘铸件的化学成分控制范围及球化孕育处理方法.采用底注式浇注系统,并使用高刚度砂箱,提高铸型刚度,利用球墨铸铁石墨化膨胀进行自补缩,试制铸件进行各项检测结果,质量全面达到客户要求.     

复合孕育对金属型可锻铸铁退火工艺的影响

复合孕育金属型可锻铸铁的退火工艺与普通孕育金属型可锻铸铁的相比，第一阶段石墨化退火时间由４５ｍｉｎ减少至２５ｍｉｎ；第二阶段石墨化退火时间由５ｈ５０ｍｉｎ缩短至１ｈ２０ｍｉｎ．     

电脉冲孕育处理对Al-5%Cu合金液态结构的影响

利用高温X射线衍射仪对经电脉冲孕育处理的Al?5%Cu合金液态结构进行表征。结果表明：在经电脉冲孕育处理的熔体中,含 Cu 的铝团簇数量明显增加,由于相关原子半径和配位数的减小而使这些团簇呈现某种热收缩状态。这种液相结构将使最终的凝固组织中富Cu相更趋于均匀分布。DSC测试表明,经电脉冲孕育处理的液相在结晶过程中,其过冷度是未处理液相的2.36倍。可以确定,电脉冲处理后的Al?5%Cu熔体中原子团簇的变化与先前提出的纯金属电脉冲孕育处理机理模型存在明显差异。     

V法铸造砂芯加套冷铁工艺

为控制V法铸造配重装配孔砂芯的烧结现象,采用在砂芯外加套的冷铁工艺。通过凝固温度场模拟,发现冷铁可以有效降低砂芯前沿铁液温度,缩短铁液对砂芯的高温烘烤时间,加快铁液凝固速度,从而在很大程度上减少砂芯烧结现象,减轻清铲的工作量,达到提高铸件表面质量、降低生产成本的目的。