球墨铸铁管过度孕育的危害研究

响。
２ ． ２ ． １ 过度孕 育 对石 墨球 的影 响
口部位截取 的光谱分析试样 ２ ． 打磨试样 １ 的表层 后 进 行 光谱 分 析 ，然 后 将 试样 １ 表 层 加工 去 ２ ｍ ｍ 后 再 进行 光 谱 分析 。为 进行 对 比 ， 打磨 插 口部 位截
取 的试 样 ２的表 层 ， 然后 进 行 光谱 分 析 ， 三次 光 谱
２ ０ １ ５ 年第 ５ 期
郭 洪 涛 ： 球 墨 铸 铁 管 过 度 孕 育 的 危 害 研 究
铸 造设备 与工 艺
Ｄ Ｎ１ ０ ０三种 规 格球 墨 铸 管裂 口的金 相 照 片 ， 反 映 的
是 裂 口石 墨形 态 。可 以看 出 ， 三 个裂 口的石 墨形 态
液 造成 的 。模粉 的化 学成 分见 表 ３ ．
６ ０ ％ ～７ ０ ％， Ａ Ｉ 的质量 分数 为 １ ％一 ２ ％， 模粉 熔 入铁
图３ 、 图 ５和 图 ８ ｂ ） 分 别 为 以上 三 只铸 管 插 口 端 的金 相 照 片 。经 评 定 ： 球化级别 为 ｌ ２级 ， 石 墨 大小 为 ７级 。石 墨球 直 径分 布 在 １ ０ ｍ一３ ０ ｍ 之 间 。Ｄ Ｎ ３ ０ ０ 、 Ｄ Ｎ ４ ０ ０和 Ｄ Ｎ１ ０ ０三 只铸 管插 口部位 的石 墨 球 数 分 别 为 ３ ５ ０个 ／ ａｍ ｒ ２ ， ４ ０ ０个 ／ ｍ ｍｚ 和７ ７ ０
表 ３ 模粉的化学成分（ 质量分数 。 ％）
存在极为相似的共性 ： 石墨球较为圆整 ， 极为细小 ， 在 基体 中分 布 密 度 极 高 。参 照 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ９ ４ ４ １ — ２ ０ ０ ９标
准， 球 化 级别 为 １ —２级 ， 石墨 大 小 比标 准 中 的最 小 级别 ８级 还要 细 小 。 经测 量统 计 ， 三种 铸管 裂 口金 相 的石 墨 球 直 径 均 小 于 １ ０ ｍ，多 数 直 径 分 布 在 ５ ｍ～１ ０ ｍ之 间 ； 石 墨球数 为 ３ ０ ０ ０个 ／ ｍｍ ～
３ ５ ０ ０个 ／ ｍ ｍ ．
锰锆模粉ｉ ６ ０ ～ ７ ０ ｌ ０ ． ５ ～ ３ ． ５ ｌ １ ～ ５ １ ｌ ～ ５ ｛０ ． ５ １ ． ５ ｌ
硅钡粉 Ｉ ６ Ｏ～７ Ｏ １～２ ｌ ｌ ｌ Ｉ １ ～２ 『 ６～１ ０ 要求 ： 粒度 ： ０—０ ． ３ｍｍ
从 模粉 的主要 成 分 、 粒 度 和加 入 铁水 的时 机 可 以得 出 ， 模 粉 具 有 瞬时 、 强 效 孕育 功 能 ， 可 以促 进铁 水 的石 墨 化 转 变 ，使 石 墨 球 细 小 并 增加 石 墨球 数 量， 同 时使 铁 素 体 数 量 增 多 ， 这 是 提 升铸 管 管体 机 械性 能 的有效 手段 。但是 ， 因模 粉 中 Ｓ ｉ 质量 分 数 为
小， 形成 了点状球 墨特征 。三种 铸管裂 口金相 的石墨 球直径均 小于 １ ０ ｍ，石 墨球 数为 ３ ０ ０ ０个 ／ ｍ ｍｚ 以
从表 １ 可 以看 出 ，裂 口和插 口部位 的 ｓ ｉ 、 Ａ ｌ 元
素 ， 正常孕育情况下 ， 球墨铸铁很难 达 到如 此高 的球化 水 平 ， 只 有急 冷 条件 下 的过 度 孕
从 裂 口和插 口的 化学 成分 对 比看 出 ， 裂 口部 位
只铸 管 的裂 口和插 口部 位 在 石 墨球 参 数 上 存 在
着 显著 的差 别 。裂 口部 位石 墨球 圆整 、 细小 、 异 常 高 密 度 特征 极 为 突 出 ， 称之 为 点状 球 墨 特征 。而插 口 部 位 石 墨 球 圆整 、 直径 相 对 较 大 、 石 墨 球 密 度 属 于 正常 范 围 。 同一 只铸 管 化学 成 分 可视 为相 同 、 浇 注 温度 、 冷却条件相近 ， 浇 注 过 程 中 随 流孕 育 条件 基 本一致 ， 造 成 这种 组 织显 著 差异 的原 因可 推 定 为模 粉 孕育 处 理 的差异 造成 的 。裂 口部位 的球 墨 异常 现
分 析数 据 列于表 １ ．
据资料介绍 ， 目 前 国内高韧 ｝ 生 铸管石墨球数 的控 制 目标一 般在 ６ ０ ０个 ／ ｍｍ ～７ ０ ０ 个／ ｍｍ 左右 ， 日本 久保田公司球墨铸管的石墨球数经检 测为 ４ ４ ５ 个／ ｍｍ 大剂量 过度 孕育促 使共 晶石 墨球 数量 增多 、球 经细
０ ． ３ ％的控 制范 围 ， 产 生 了过 度孕 育 的效 果 。过 度 孕育分别对石 墨球 和基体产 生正反两个方面 的影
～
象符合急冷条件下大量 、 强化孕育 的特征。 ２ ． ２ 化 学成 分 分析
图９ ａ ）是从 打 压 开 裂 的 Ｄ Ｎ１ ０ ０铸 管 裂 口部位 截 取 的光 谱 分 析试 样 １ ， 图９ ｂ ） 是 从 同一 只铸 管 插
个／ ｍｍ 。 ．
水 会 造 成 铁水 一 定 程 度 的 增 ｓ ｉ 、 增 Ａ １ ． 一 般 球 铁 瞬 时孕 育剂 的加 入量 控制 在 ０ ． １ ％ ０ ． ３ ％， 因其 加 入总
从 以上 金相 图片 中石 墨球 的对 比可 以看 出 ， 同
一
量微乎其微 ， 对铁水的增 ｓ ｉ 、 增Ａ ｌ 效应可 以忽略不 计。
因模 粉过 量 熔人 铁水 ， 使 铁水 大 幅增 ｓ ｉ 、 增Ａ ｌ ， 与插 口相 比 Ｓ ｉ 增 至 原铁 水 的 ２ ． １ ３倍 ， Ａ ｌ 增 至 原 铁 水 的
３ ． ９ 倍 。由增硅量可以倒推 ， 在铸管裂 口处 ， 模粉作 为孕 育剂 融入 铁水 量 已经达 到 ４ ． ３ ％左 右 ， 远 远超 出 了铸 件孕 育 总量 为 １ ． Ｏ ％ ～１ ． ５ ％，瞬 时孕 育 为 Ｏ ． １ ％