球鐵球化和孕育處理的新發(fā)展

多年來，許多工程師和研究人員都在研究一種提高鑄鐵球化和孕育效果的辦法。薄壁球墨鑄鐵和厚壁球墨鑄鐵的球化方法和孕育處理工藝受到較大的重視。型內(nèi)孕育由于孕育劑在型內(nèi)進(jìn)行，鑄件凝固時(shí)間短，球化和孕育的效果好。是目前球墨鑄鐵球化和孕育處理的新發(fā)展。這種工藝是在澆注系統(tǒng)中設(shè)計(jì)孕育處理室，把孕育劑直接放入型內(nèi)反應(yīng)室或者放入冒口頸、橫澆道或鑄件內(nèi)澆口的上游型腔內(nèi)進(jìn)行處理．在充型過程中完成孕育處理，具有良好的球化和孕育效果。進(jìn)行型內(nèi)孕育時(shí)要注意的問題有，所加的合金必須完全溶解．而且要保證從澆注開始直到終了都具有適當(dāng)?shù)臐舛染鶆蛐?；不允許將未溶的剩余合金帶入鑄件內(nèi)

部，同時(shí)澆注系統(tǒng)要設(shè)計(jì)集渣裝置，防止反應(yīng)熔渣進(jìn)人鑄件。為了滿足這兩個(gè)方面的基本要求，首先從孕育劑的物理形狀出發(fā)．合金的物理形狀有：?jiǎn)我粔K狀、松散粒狀、密集粒狀或根據(jù)需要而具有的特殊形狀；一般國外采用單一塊狀合金孕育劑，其尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)能保證在澆注終了時(shí)．孕育劑反應(yīng)完全。型內(nèi)孕育處理工藝的優(yōu)點(diǎn)為處理過程反應(yīng)平穩(wěn)、孕育劑吸收率高、孕育衰退傾向較小。

稀土硅與球化劑同時(shí)添加后，普通孕育與型內(nèi)孕育方法可以分別獲得鑄態(tài)薄壁新型高強(qiáng)度球墨鑄鐵件和Y型鑄態(tài)高強(qiáng)度球墨鑄鐵件。利用高純生鐵(3．9％C(質(zhì)量分?jǐn)?shù)。下同)、0．01％Si、0．05％Mn、0．0l％P、0．006％S)、電解鐵、Fei．Si、Fe—Mn、S。Fe及純銅，用10kHz，20kW的高頻電爐溶制目標(biāo)組成為3．7％C(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)、2．5％Si、1．O％Mn、0．02％P、0．012％S及1％～2．5％Cu的球墨鑄鐵原鐵水；鐵水溫度1773 K時(shí)用Fe—Si—Mg—RE(5．95％Mg(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)、2．35％RE)球化劑澆包法球化處理?？紤]原鐵水S含量RE目標(biāo)值為0．05％．不足的RE量用RE—Si補(bǔ)充(其中w(RE)=31．7％)，與球化劑同時(shí)加人。球化反應(yīng)后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．4％的Fe—Si進(jìn)行孕育處理，在1673 K時(shí)澆入tklomm試樣鑄型．用(k10rain鑄件加工為qb6mm標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。結(jié)果表明：w(Cu)=2．5％的試樣抗拉強(qiáng)度超過1200Ⅷa、伸長率3％、硬度310HBt嘲。獲得與奧貝球墨鑄鐵相匹敵的鑄態(tài)新型高強(qiáng)度、低硬度球墨鑄鐵。觀察顯微組織發(fā)現(xiàn)：其組織為無滲碳體析出的全珠光體基體上分布有球化良好的小球徑石墨，而且珠光體很細(xì)化。分析認(rèn)為：通過添加與原鐵水中S量相對(duì)應(yīng)的RE量，在鐵水中形成充當(dāng)石墨核心的硫化物，當(dāng)石墨核心數(shù)增加到臨界白口石墨球數(shù)以上時(shí)，石墨化作用抑制了滲碳體形成的同時(shí)，使錳、銅加入量提高成為可能；二者分布在珠光體基體上，錳促進(jìn)珠光體中滲碳體形成。而銅阻礙固溶于奧氏體中的碳原子向石墨球擴(kuò)散從而形成細(xì)化的珠光體基體，可以鑄態(tài)獲得高強(qiáng)度球墨鑄鐵。

對(duì)Y型鑄件進(jìn)行了旨在提高強(qiáng)度的試驗(yàn)。在合金化的基礎(chǔ)上用型內(nèi)孕育、孕育絲孕育等方法．均無法獲得鑄態(tài)球墨鑄鐵抗拉強(qiáng)度超過900御a的試樣：于是進(jìn)行了稀土硅與球化劑同時(shí)加后型內(nèi)孕育的嘗試。球化處理后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．2％的Fe．Si孕育劑進(jìn)行孕育處理．澆注溫度為1723K。澆注時(shí)將鐵水直接澆到設(shè)置在Y型試樣鑄型上部放有孕育塊的型內(nèi)孕育室內(nèi)．從Y型試樣上加工拉伸試樣。拉伸結(jié)果表明：經(jīng)過型內(nèi)孕育處理的試樣可獲得950MPa的高強(qiáng)度和舭的伸長率。觀察其顯微組織發(fā)現(xiàn)：組織為全珠光體基體上分布有球化良好的小球徑石墨，而且珠光體較細(xì)化

3結(jié)語

(1)論述了球化和孕育理論及其機(jī)理對(duì)球墨鑄鐵的作用，球化機(jī)理中硫化物等核心說和石墨

球長大理論是新的石墨球化學(xué)說，孕育機(jī)理中硫化物學(xué)說和Fe．Si結(jié)晶化孕育理論是目前新的孕育學(xué)說。

(2)稀土硅與球化劑同時(shí)添加后，用普通孕育與型內(nèi)孕育方法可以分別獲得鑄態(tài)薄壁新型高強(qiáng)度球墨鑄鐵和Y型鑄件鑄態(tài)高強(qiáng)度球墨鑄鐵。