球鐵是近40年來我國發(fā)展起來的重要鑄造金屬材料。由于球狀石墨造成的應(yīng)力集中小，對基體的割裂作用也較小，故球鐵的抗拉強度，塑性和韌性均高于其他鑄鐵。與相應(yīng)組織的鋼相比，塑性低于鋼，疲勞強度接近一般中碳鋼，屈強比可達0.7～0.8，幾乎是一般碳鋼的2倍，而成本比鋼低，因此其應(yīng)用日趨廣泛。
當然，球鐵也不是十全十美的，它除了會產(chǎn)生一般的鑄造缺陷外，還會產(chǎn)生一些特有的缺陷，如縮松、夾渣、皮下氣孔、球化不良及衰退等。這些缺陷影響鑄件性能，使鑄件廢品率增高。為了防止這些缺陷的發(fā)生，有必要對其進行分析并且精密鑄造，總結(jié)出各種影響因素，提出防止措施，才能有效降低缺陷的產(chǎn)生，提高鑄件的力學性能及生產(chǎn)效益。本文將討論球鐵件的主要常見缺陷:縮孔、縮松、夾渣、皮下氣孔、石墨漂浮、球化不良及球化衰退。
1. 縮孔縮松
1.1 影響因素
(1) 碳當量：提高碳量，增大了石墨化膨脹，可減少縮孔縮松。此外，提高碳當量還可提高球鐵的流動性，有利于補縮。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的經(jīng)驗公式為Ｃ%+1/7Ｓｉ%>3 9%。但提高碳當量時，不應(yīng)使鑄件產(chǎn)生石墨漂浮等其他缺陷。
(2) 磷：鐵液中含磷量偏高，使凝固范圍擴大，同時低熔點磷共晶在最后凝固時得不到補給，以及使鑄件外殼變?nèi)?，因此有增大縮孔、縮松產(chǎn)生的傾向。一般工廠控制含磷量小于0 08%。
(3) 稀土和鎂：稀土殘余量過高會惡化石墨形狀，降低球化率，因此稀土含量不宜太高。而鎂又是一個強烈穩(wěn)定碳化物的元素，阻礙石墨化。由此可見，殘余鎂量及殘余稀土量會增加球鐵的白口傾向，使石墨膨脹減小，故當它們的含量較高時，亦會增加縮孔、縮松傾向。
(4) 壁厚：當鑄件表面形成硬殼以后，內(nèi)部的金屬液溫度越高，液態(tài)收縮就越大，則縮孔、縮松的容積不僅絕對值增加，其相對值也增加。另外，若壁厚變化太突然，孤立的厚斷面得不到補縮，使產(chǎn)生縮孔縮松傾向增大。
(5) 溫度：澆注溫度高，有利于補縮，但太高會增加液態(tài)收縮量，對消除縮孔、縮松不利，所以應(yīng)根據(jù)具體情況合理選擇澆注溫度，一般以1300～1350℃為宜。
(6) 砂型的緊實度：若砂型的緊實度太低或不均勻，以致澆注后在金屬靜壓力或膨脹力的作用下，產(chǎn)生型腔擴大的現(xiàn)象，致使原來的金屬不夠補縮而導致鑄件產(chǎn)生縮孔縮松。
(7) 澆冒口及冷鐵：若澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵設(shè)置不當，不能保證金屬液順序凝固；另外，冒口的數(shù)量、大小以及與鑄件的連接當否，將影響冒口的補縮效果。
1.2?防止措施
(1) 控制鐵液成分：保持較高的碳當量(>3 9%)；盡量降低磷含量(<0 08%)；降低殘留鎂量(<0 07%)；采用稀土鎂合金來處理，稀土氧化物殘余量控制在0 02%～0 04%。
(2) 工藝設(shè)計要確保鑄件在凝固中能從冒口不斷地補充高溫金屬液，冒口的尺寸和數(shù)量要適當，力求做到順序凝固。
(3) 必要時采用冷鐵與補貼來改變鑄件的溫度分布，以利于順序凝固。
(4) 澆注溫度應(yīng)在1300～1350℃，一包鐵液的澆注時間不應(yīng)超過25min，以免產(chǎn)生球化衰退。
(5) 提高砂型的緊實度，一般不低于90；撞砂均勻，含水率不宜過高，保證鑄型有足夠的剛度。
2. 夾渣
2 .1 影響因素
(1) 硅：硅的氧化物也是夾渣的主要組成部分，因此盡可能降低含硅量。
(2) 硫：鐵液中的硫化物是球鐵件形成夾渣缺陷的主要原因之一。硫化物的熔點比鐵液熔點低，在鐵液凝固過程中，硫化物將從鐵液中析出，增大了鐵液的粘度，使鐵液中的熔渣或金屬氧化物等不易上浮。因而鐵液中硫含量太高時，鑄件易產(chǎn)生夾渣。球墨鑄鐵原鐵液含硫量應(yīng)控制在0 06%以下，當它在0 09%～0 135%時，鑄鐵夾渣缺陷會急劇增加。
(3) 稀土和鎂：近年來研究認為夾渣主要是由于鎂、稀土等元素氧化而致，因此殘余鎂和稀土不應(yīng)太高。
(4) 澆注溫度：澆注溫度太低時，金屬液內(nèi)的金屬氧化物等因金屬液的粘度太高，不易上浮至表面而殘留在金屬液內(nèi)；溫度太高時，金屬液表面的熔渣變得太稀薄，不易自液體表面去除，往往隨金屬液流入型內(nèi)。而實際生產(chǎn)中，澆注溫度太低是引起夾渣的主要原因之一。此外，澆注溫度的選取還應(yīng)考慮碳、硅含量的關(guān)系。
(5) 澆注系統(tǒng):澆注系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)合理,具有擋渣功能,使金屬液能平穩(wěn)地充填鑄型,力求避免飛濺及紊流。
(6)型砂：若型砂表面粘附有多余的砂子或涂料，它們可與金屬液中的氧化物合成熔渣，導致夾渣產(chǎn)生；砂型的緊實度不均勻，緊實度低的型壁表面容易被金屬液侵蝕和形成低熔點的化合物，導致鑄件產(chǎn)生夾渣。
2.2 防止措施
(1) 控制鐵液成分：盡量降低鐵液中的含硫量(<0 06%)，適量加入稀土合金(0 1%～0 2%)以凈化鐵液，盡可能降低含硅量和殘鎂量。
(2) 熔煉工藝：要盡量提高金屬液的出爐溫度，適宜的鎮(zhèn)靜，以利于非金屬夾雜物的上浮、聚集。扒干凈鐵液表面的渣子，鐵液表面應(yīng)放覆蓋劑(珍珠巖、草木灰等)，防止鐵液氧化。選擇合適的澆注溫度，最好不低于1350℃。
(3) 澆注系統(tǒng)要使鐵液流動平穩(wěn)，應(yīng)設(shè)有集渣包和擋渣裝置(如濾渣網(wǎng)等)，避免直澆道沖砂。
(4) 鑄型緊實度應(yīng)均勻，強度足夠；合箱時應(yīng)吹凈鑄型中的砂子。
3. 石墨漂浮
3. 1 影響因素
(1) 碳當量：碳當量過高，以致鐵液在高溫時就析出大量石墨。由于石墨的密度比鐵液小，在鎂蒸汽的帶動下，使石墨漂浮到鑄件上部。碳當量越高，石墨漂浮現(xiàn)象越嚴重。應(yīng)當指出，碳當量太高是產(chǎn)生石墨漂浮的主要原因，但不是唯一原因，鑄件大小、壁厚也是影響石墨漂浮的重要因素。
(2) 硅：在碳當量不變的條件下，適當降低含硅量，有助于降低產(chǎn)生石墨漂浮的傾向。
(3) 稀土：稀土含量過少時，碳在鐵液中的溶解度會降低，鐵液將析出大量石墨，加重石墨漂浮。
(4) 球化溫度與孕育溫度：為了提高鎂及稀土元素的吸收率，國內(nèi)試驗研究表明，球化處理時最適當?shù)蔫F液溫度是1380～1450℃。在此溫度區(qū)間，隨著溫度升高，鎂和稀土的吸收率增加。
(5) 澆注溫度：一般情況下,澆注溫度越高，出現(xiàn)石墨漂浮的傾向越大，這是因為鑄件長時間處于液態(tài)有利于石墨的析出。A.P.Druschitz與Ｗ.Ｗ.Ｃhaput研究發(fā)現(xiàn),若縮短凝固時間，隨著澆注溫度升高，石墨漂浮傾向降低。
(6) 滯留時間：孕育處理后至澆注完畢之間的停留時間太長，為石墨的析出提供了條件，一般這段時間應(yīng)控制在10min以內(nèi)。
公司簡介
諸城市開源鑄造有限公司坐落于風箏之都--山東濰坊 ，是一家專業(yè)生產(chǎn)中高端碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵等材質(zhì)鑄件的民營企業(yè)，屬當?shù)卣猩桃Y項目。公司占地面積11000m2，現(xiàn)有員工100余人，其中技術(shù)研發(fā)人員5人，高級工程師2人，質(zhì)檢人員3人，年產(chǎn)能可達3000噸。
開源鑄造致力于OEM鑄造，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機械五金、建筑、電力金具、鐵路、汽車、農(nóng)機等領(lǐng)域。公司擁有穩(wěn)定的客戶群體，產(chǎn)品主要銷往歐盟、美國、加拿大、中東等國家和地區(qū)。
在生產(chǎn)過程中開源鑄造主要采用先進的覆膜砂殼型鑄造生產(chǎn)工藝，常規(guī)可生產(chǎn) 0.1kg~50kg的鑄件，該生產(chǎn)工藝具有制殼、制芯速度快等特點，可批量生產(chǎn)，從而提高了生產(chǎn)效率， 且鑄件尺寸穩(wěn)定，鑄件表面光潔。
我司擁有全套環(huán)評資質(zhì)，且已通過SGS ISO 9001:2015 質(zhì)量體系認證。生產(chǎn)車間配有中頻環(huán)保電爐、自動模具生產(chǎn)線、熱處理爐等設(shè)備，同時應(yīng)用三維模擬澆鑄軟件和包括爐前分析儀、光譜儀、金相顯微鏡、拉伸試驗機、壓力試驗機、硬度試驗機等在內(nèi)的先進檢測設(shè)備，嚴格控制生產(chǎn)流程，確保產(chǎn)品質(zhì)量。
我們的使命是通過完整的模具設(shè)計制作、卓越的生產(chǎn)工藝和完善的供應(yīng)鏈管理為客戶提供最為優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。公司本著雄厚的科技力量，先進的檢測手段，豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗，高度的敬業(yè)精神，嚴謹?shù)目茖W管理，周到的售后服務(wù)，贏得了國內(nèi)外客戶的廣泛好評。我們將以卓越品質(zhì)，優(yōu)質(zhì)服務(wù)成為您最值得信賴的合作伙伴。
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