球墨铸铁的球化与孕育处理工艺

控制 在 ００ ％甚 至在 ００ ％以下 。 ． ６ ． ４
（ ）。 ５ Ｓ
ｃ 强烈促进形成碳化物， ｒ 稳定珠光体 。 ｒ ｃ 的 加 入能提 高强 度 和硬 度 ， 加 入量 以不 出现 游离 但
碳 化物 为 限 ， 于高 韧性铁 素 体球 墨铸 铁要 严 格 对
限 制 （ ｒ 量 。对 于珠 光 体 球 墨 铸 铁 ， Ｃ） 当加 入 （ ｒ量 ０２ ０３ Ｃ ） ．％～ ． ％时 ， 即可起 到 显 著 的稳 定 珠
１０ ２ ） １０ ２
摘要 ： 综述 了球墨铸铁各种化学元素的作 用和成分 的控制范 围， 细介绍 了球墨铸铁 的球化与孕育处理工艺 。 详 分析 了单 加 纯 Ｍｇ Ｒ 或 Ｅ合金作为球化剂的缺点 ， 明球化剂应 以 Ｍｇ为主 、 Ｒ 说 以 Ｅ为辅 的原 因 ； 对冲入法 、 盖包法 、 喂丝法等球化 处理工 艺的优缺点进行 了比较 。 出了孕育处理对球墨铸铁生产的重要性 ， 指 列举 了球墨铸铁 常用孕育剂的成分范围， 并 介绍 了炉前一次孕育和多次孕育 、 瞬时孕育 、 随流孕育的特点 。 关键词 ： 球墨铸铁 ； 球化处理工艺 ； 孕育处理工艺 中图分类号 ：Ｇ ５ Ｔ ２５ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ３ ８４ （０ ２ ０ — ０ ７ ０ １０ — ３ ５ ２ １ ）４ ０ ３ — ６
往需要 进行脱 Ｓ处理 ；感 应 电炉熔 炼 由于不用焦 炭， 原铁液 州 Ｓ量一般在 ０ １％￣ ． ％。 （） ． ５ ０ ３ 不需要进 ０ ０
Ｒ Ｅ元 素 中和 ， 则会 引起球 化不 良。 Ｅ与 ｓ 否 Ｒ ｂ并
用 还可 以改 善大 断面件 的球 化 。
（ １微量 干扰 元素 。 １） 球 墨铸 铁 中常存 在 一 些 非 特 意加 入 的微 量
（ ） 控 制在 ０３ ０４ Ｍｎ 量 ．％～ ． ％甚 至更 低 ； 于热 处 对
Ｃ ｕ是微 弱促进 石 墨化 的元素 。由于 Ｃ ｕ阻碍 奥 氏体 的分解 ， 而稳 定并 细化 珠光 体 组织 。随 从
理 状 态 的 铁 素 体 球 墨 铸 铁 ， Ｍｎ 量 可 控 制 在 （ ） ０５ ． ％以下 ； 于珠 光 体 球 墨铸 铁 ， Ｍｎ 量 可 控 对 （ ）
Ｄ ：０ ９ ９ ．ｓ ． ０ — ３ ５ ０ ２ ４０ ５ ＯＩ １ ． ６ ￣ｉ ｎ１ ３ ８４ ． １ ． ． ３ ｓ ０ ２ ０ ０
Ｓ ｈ ｒ ｉ ｉｉ ｇ ａ ｄ Ｉ ｏ ｕ ａ ｉ ｇ Ｐｒ ｃ ｓ ｅ ｆＳ ｈ ｒ ｉ ａ ａ ｈ ｔ ｓ ｒ ｎ ｐ ｅ ｏ ｄ ｚ ｎ ｎ ｎ ｃ ｌ ｔ ｏ ｅ ｓ ｓｏ ｐ ｅ ｏ ｄ ｌＧｒ ｐ ｉｅ Ｃａ ｔＩ ｏ ｎ
控 制在 ００ ％～ ． ％。 ．３ ００ ５
相， 或是在铁素体球墨铸铁 中阻碍基体的铁素体
化过 程 。 入 ００ ％～ ． ％的 Ｒ 可 以 中和这些 加 ．１ ００ ２ Ｅ，
元 素 的有 害作 用 。
Ｒ Ｅ元素有脱 Ｓ 去气 、 、 净化铁液 和球 化及抵消
２ 球 化 处 理 工 艺
时 ， 往亦加 入一 些 Ｍｏ 往 。
（） 。 ８ Ｃｕ
由于球 化 元 素具 有很 强 的脱 ｓ能 力 ，Ｍｎ 在
灰 铸 铁 中的有 益 作用 不 再 明显 ，由于 Ｍｎ 有严 重 的正 偏 析倾 向 ，往 往有 可 能 富 集 于共 晶 团 晶界
处 ， 重 时会促 使 形 成 晶 问碳 化 物 ， 著 降 低球 严 显 墨铸 铁 的韧性 。对 于铸 态铁 素体 球 墨铸铁 ， 常 通
元素 ， ｜ 、ｈ、 ｓＰ 、 １Ｓ 如 ｒ Ｓ Ａ 、ｈ Ａ 、ｎ等 。在 大 多数 情 况 ｉ
行脱 Ｓ 处理 ，甚至为 了保证球铁件 的孕育效果 ， 有
时需要实施增 Ｓ 工艺 。
（ ） Ｍｇ ） 及 Ｒ ６ （ 砖 量 Ｅ量 。
下 ， 些元 素 对 铸铁 的性 能起 不 良影 响 ， 是 干 这 或 扰石 墨球化 ， 或是促 使 在共 晶 团边界 上析 出脆性
纯 Ｍｇ 球化 剂 ，钟 罩 压入 法 和压 力包 加 Ｍｇ 作 法
进 行球 化处 理 ；９ ９ １ ６ １ ５ ～ ９ ５年 ， 行 了 Ｒ 进 Ｅ元 素 应 用 于球 铁生 产 的试 验研 究 ， 发 了适用 当时我 国 开
较 差 ㈣； 此外 ，Ｒ Ｅ是 稀 缺 物 资 ， 在很 多领域 有 特 殊 用 途 ，特 别 是 在 高科 技 领 域 有 更 高 的使 用 价
能 、耐 磨 性能 以及 改 善厚 铸 件 断 面 组织 的均 匀
性 ， 有显 著 的效 果 。 都
（ ）ｒ ９ Ｃ。
Ｐ在 Ｆ ｅ中具 有一 定 的溶 解 度 ，超 过此 值 在
组 织 中将 出现 二元 或三 元磷 共 晶 ，沿 晶界 分 布 ， 破坏 了 晶粒问 的结 合能 力 ， 因此 使球 铁 的强度 下 降， 塑性 和 韧性 明 显 降低 。Ｐ还增 大球 墨 铸铁 的 缩松 倾 向 。当要求球 墨铸 铁有 高韧 性时 ， Ｐ 量 （ ）
ｓ ｂ是强 烈稳 定珠光 体 的元素 ， （ｂ 量在 当 ｓ ） ００６ ０ｏ ８ ． ％～ ． ％时 ， 对提 高 珠 光体 体 积 分数 起 ０ ｏ 能
到 有效 的作用 。ｓ 是反球 化元 素之 一 ， ｂ也 必须有
量。冲天炉熔炼 由于焦炭 的增 ｓ作用 ， 原铁液 （ ） ｓ 量一般在 ０ ４ ０１％， ． ％￣ ． ０ ０ 故在进行球化处 理之前往
（ Ｍｎ ３） 。
应低 于 （ 残 量 ， Ｍｇ ） 一般为 ０ ２ ０ ４ 具体含量 ． ％～． ％， ０ ０ 要根据 干扰元素含量高低选择 。
（ Ｍｏ ７） 。
Ｍｏ可 以提 高 球 墨 铸铁 的强 度 和 耐磨 性 ， 改 善厚 断 面铸件 的组 织和 均匀性 。 在生产 高强 度球 墨 铸 铁 时 ， 往 添 加 Ｍｏ以 提 高 强 度 ， 般 往 一 （ ） Ｍｏ量在 ０２ ％左 右 。在生 产贝 氏体球 墨铸 铁 ．５
球 铁 铸 件 ， （ Ｃ）量 通 常 控 制 在 ３ ％ ～ ． ６
铸造 缺 陷均 与其 密切 相关 。 笔者 根据 国 内外 有 关
文 献 ［ ｖ 道 ， 这 两 个 工 艺 以 及 与 之 有关 的 问 ￣ｌ －报 ２ 对 题作 一综 述性 介 绍 。
１ 球 墨 铸 铁 铸 件 化 学成 分 的 选择
光体及提高力学性能的作用 ， 由于其易形成铁 但
铬碳化 物 ， 故使用 时应 谨慎 。
（０ Ｓ 。 １ ）ｂ
ｓ Ｒ 、 具有很强 的亲和力 ，原铁液 （） 与 ＥＭｇ Ｓ
量高会消耗过多球化剂 ， 而出现球化不 良和球化衰 退， 而且产生 的硫化物是球 墨铸铁形成夹 杂缺陷的
主要原 因之一 。因此 ，应尽量降低原铁 液的 （ ） Ｓ
国 内采 用 的 球化 处 理 工 艺 大致 经 历 了 ３个
反球化元素等有利作用 ， Ｒ 但 Ｅ量过 高也 会引起球
墨畸变 ， 使球墨圆整度即球化率降低。 （ Ｅ ） Ｒ 砖 量
阶段 ： 铁 生 产 初 期 （９ ０ １６ 球 １５ ～９ ５年 ）主 要 采 用 ，
３ 现代铸铁 ２ １ ／ ８ｌ ０２ ４
值。
铸造 生 产条 件 的 Ｒ — 球 墨铸 铁 ，但 球 化处 理 Ｅ Ｍｇ
上世纪 ６ 年代 ，我 国铸造工作者经过长期 ０
探索 ， 开发 了适 合 我 国 国情 ， Ｍｇ为 主 、 Ｒ 以 以 Ｅ
为辅 的 Ｒ Ｍｇ ｅ ｉ 化剂 。 Ｅ ＦＳ 球
处理仍采用压力包加人球化剂 ；９ ５ １６ １６ ～ ９７年 ， 成 功 开发 ＴＲ ＦＳＭｇ 金球 化 剂 冲入 法 ，并逐 ＂Ｅ ｅｉ 合
Ｗ ＡＮＧ ｎ ＹＡＮ ｎｇ ａ Ｆｅ ｇ ， Ｚｅ —ｎ ｎ
（ ． ｕ ｉ ｉ ｔ ｔｍｏｉｅＦ ｕ ＆７ Ｃｏ Ｌｄ ， ｕ ｉ ２１ ４， ｈｎ ２Ｓ ｅ ｙ ｎ ｓａｃ ｎｔｕｅｏ ｏ ｎ ￣ ，ｈ ｎ ａ ｇ １Байду номын сангаасＷ ｘ Ｆｒ ｏ ｔ ｏ ｎ ． ｔ．Ｗ ｘ １ ｓ Ａｕ ｖ Ｃ ｉａ：．ｈ ｎ ａ ｇＲｅｅ ｒｈ Ｉｓｉ ｔ ｆＦ ｕ ｄ Ｓ ｅ ｙ ｎ ４７ ｔ １ Ｏ ２ Ｃｈｎ １ ０ ２， ｉａ）
芾 住 ． ０８ ＿ ： ０ ％ ． ０ ４ ％。
（ Ｐ ４） 。
着 伽ｃ ） （ ｕ 量的增加 ， 强度和硬度增加 ， 塑性降低 ； 当 （ｕ 量 增 加 并 超 过 一 定 值 时 ， 度 反 而 下 Ｃ） 强
降 。Ｃ 、 联 合使 用 ， 提高 球 墨铸铁 的力学 性 ｕ Ｍｏ 对
球 墨铸铁 的球化 与孕育处理 工艺
ｉ 峰 １严增 贯 ２ ，
（． 锡 一 汽 铸 造 有 限公 司 ， １ 无 江苏 无 锡 ２ ４ ７ ；． 阳铸 造 研究 所 ， 宁 １ １４ ２沈 辽 沈阳
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收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ２ ２ １— ２ ０ 修 定 日期 ：０ ２ ０ — ２ ２ １－ ２ ２ 作 者 简 介 ： 峰 （９ ４８ ， ， 族 ， 苏 无锡 人 ， 业 于 东 南 大 王 １８ ．一） 男 汉 江 毕 学材 料 成 型及 控 制 ５程 专 业 ， 理 工程 师 。 － 助
高， 会导致韧—脆 转变温度升高 ， 冲击韧度 。 降低 因
此， 一般情况下 ， Ｓ 终 量 不宜超过 ３ ％。对于有 （ｉ ） ． ０
低温冲击要求的球墨铸铁，（ｉ ） ｗ Ｓ终量则应尽量降低 到 １ ％～ ． ． ２３ ９ ％。通 常 ， 珠光体球墨铸铁的 ｗ Ｓ 终 量 （ｉ ）
２１／ 现代铸铁 Ｊ ７ ０２ ４ ３
能力 不 足 ， Ｃ呈碳 化 铁形式 析 出 ； ｗ Ｓ） 使 而 （ｉ量过
Ｃ既 可 以形 成石 墨 也可 以形成 碳 化 物 ， 决 取
于各 种元 素对 铁 液石 墨化 能 力的综 合影 响 。 确 在 保 石 墨 化 的前 提 下 ， Ｃ） 高 ， 液 流 动 性 好 ， （ 量 铁
选 择 适 当 的化 学 成 分 是 保 证 球 铁 件 获得 良
好 组 织 和性能 的基 本 条件 。
（ ）。 １Ｃ
３ ％， ． 具体含量要根据铸件壁厚并结合 Ｗ Ｓ） ９ （ｉ 量
综 合考虑 。
（ ）ｉ ２Ｓ。
ｓ 是最主要 的石 墨化元素之一 ， ｉ 以孕育剂方式 添加 的 ｓ作用更显著 。 （ｉ ｉ ｗ Ｓ） 量过低 ， 会导致石 墨化
篆 ＿＝ 薹 ＿ 差 ｃ蚕＿
㈣． Ⅲ出 重 一 ｍ …
球 化 处 理 和 孕 育 处 理是 球 铁 件 生 产 的重 要
工 艺 ， 铁 铸 件 的金 相 组 织 、 学 性 能 以及某 些 球 力
凝 固期 间析 出石墨量 多 ，石 墨化 体 积膨胀 增 加 ， 有 利于铸 件 自补 缩 ， 减少 铸件 缩松 、 孑 ， 缩 Ｌ 改善力 学 性 能 。但若 钆 Ｃ） ， 量过 高致 使 Ｃ （ Ｅ超过 共 晶成 分 会 引起 石 墨化 漂 浮 ， 降低力 学性 能 。对 于一般
为 了保 证 石 墨 球 化 ， Ｍｇ和 Ｒ Ｅ在 中 和 了 Ｓ 等 反球 化元 素 的作用 后 ， 应有 一定 的残 留量 。当 采 用 纯 Ｍｇ作 球 化 剂 时 ， 般 硼（ 一 Ｍｇ残） 为 量 ００ ％～ ．６ 在有 Ｒ ． ４ ００ ％； Ｅ的情况 下 ， Ｍｇ 量 可 （ 残）
为 ２ ％～． ， 索 体 球 墨 铸 铁 的 Ｗ（ｉ 量 为 ． ２％ 铁 ０ ３ Ｓ 终）
２ ％～ ． 但具体含量仍然要根据铸件壁厚选取 ， ． ３ ％， ４ ０ 并结合 （ 量一起考虑 。由于孕育处理要 增加部 Ｃ） 分 （ ｉ ， ｓ） 故原 铁液 ｗ（ｉ量应 比 ｗ Ｓ 终 量相 应 量 Ｓ） （ｉ ） 低些 。