推荐-第五章 球铁和蠕铁的生产与控制 精品

Si↑→固溶强化 稳定F，↑F量 ↓结晶过冷和白口倾向 细化G，↑G圆整度 ↓韧性（尤其是↑韧脆转变温度） （球铁含硅量与韧脆转变温度的影响）
CE的确定与C、Si量的确定
壁厚
δ（mm) CE（％）
﹤12 12～50 ﹥50 4.6～4.7 4.4～4.6 4.3～4.4
球化剂
Mg RE－Mg
壁厚的影响 （不同壁厚对镁和稀土残留量的要求）
若Mg残↑↑→白口，夹渣，缩松，皮下气孔 RE残↑↑→白口，偏析，G恶化
合金元素
Cu——PQT Mo——↑热稳定性 Ni——BQT
干扰元素
干 扰 不同球化剂处理的铁液中最大允球铁
Bi
0.005
Pb
0.01
Sb
0.01
Ti
0.08
Al
0.006 0.014 0.015 0.15
0.5
参考《铸铁手册》中球铁化学成分
三、生产工艺的确定
熔炼工艺 球化处理和孕育处理 质量控制 热处理 特殊问题
1、熔炼要求
一高 三低
高温 低S 低P
低夹杂
2、球化处理和孕育处理
球化处理
球化剂 ——加入铁水中，使G结晶成球状的物质
球化孕育工艺小结
修包→烘包→装球化剂→出铁 水（2/3~3/5）→球化处理→扒渣 →二次出铁水→孕育处理→搅拌→ 扒渣→取样检测→合格后浇注
三、质量控制
反应时间 火苗 三角试样（球铁的三角试样检验） 快速金相法 比电阻法 热分析法
四、热处理
方法、工艺、特点、目的……
注：⑴QT可通过热处理大幅度改善性能； ⑵与状态图相联系，制定生产工艺。
原因
球化不良——Mg残或RE残不足；干扰元素 过多（如球化剂加入量不足；铁水中S、O 量过高，干扰元素多；处理工艺不当）
球化衰退——Mg残或RE残不足；孕育不良 （氧化；回S）
措施
球化不良——用较低S的炉料；增加Mg、 RE量；严格控制操作工艺；控制熔炼条件
球化衰退——保证铁水中有足够的球化剂量； 降低原铁水中S量，快浇，勤扒渣覆盖；补 加孕育剂
一般加入量：FQT中 0.3～0.5％ PQT中 0.5～0.8％ BQT中 <0.5％
P
影响：严重偏析 易产生缩孔缩松 ↑↑韧脆转变温度
一般加入量：<0.07％ 对高韧性要求则<0.04％
S
影响：反G化，影响球化效果 形成S化物 球化剂用量 （原铁液含硫量与球化剂加入量关系）
一般：原铁水中要求<0.1％
条件 ——强的脱O脱S能力 ——使G向C向生长
种类
——镁系球化剂 ——稀土系球化剂 ——钙系球化剂
（球铁中氧化物的生成自由能与温度的关系） （球铁中硫化物的生成自由能与温度的关系） （球铁中常用镁系球化剂） （球铁中常用稀土系球化剂）
方法
——钟罩法 ——压力加镁法装置 ——转动包球化法 ——冲入法 ——型内球化法
Mg、RE
Mg： 脱O脱S 沸腾，精炼 球化能力 白口倾向 吸热
RE： 脱O脱S时效长，反应平稳 球化能力<Mg 中和干扰元素 除气 偏析严重，白口倾向>Mg 强化基体，耐磨耐蚀性>Mg
一般加入量标准
球化剂
残余量（％）
纯Mg RE-Mg
Mg残0.04～0.08 Mg残0.03，RE残0.02～0.04
第五章 球铁和蠕铁的生产与控制
主要内容
球铁的铸造性能 球铁的生产与控制 球铁中常见缺陷及防止 蠕铁的生产与控制
第一节 球铁的铸造性能
凝固特点 铸造性能 工艺特点
一、凝固特点
共晶凝固范围宽
相同成分的球铁与灰铁的冷却曲线
糊状凝固
同一温度梯度下球铁与灰铁的固液共存区
共晶膨胀大
材质确定 化学成分的选择 生产工艺的确定
一、材质确定
F基QT P基QT （F+P）基QT或（P+F）基QT B基QT A-B基QT M基QT A基QT
二、化学成分的选择
C、Si及CE（铸性＋力性）
C↑→↑G量→↑圆整度 ↑铸造性能 ↓Cm（游离态）→影响性能
↑↑ →石墨漂浮 ↑球化剂加入量 （球铁含碳量与残余镁量的关系）
4.6～4.8％ 4.5～4.7％
工艺 原铁水
球化或孕育加硅量
高碳低硅
0.8～1.3％
∴一般CE先4.5％，终硅量≮2％
Si%
白口
石墨漂浮
C+Si/7=4.5%
正常
C+Si/7=3.9%
C%
故FQT C3.6～4.0％，Si2.4～2.8 PQT C3.4～3.8％，Si2.2～2.6
Mn
影响：脱S 稳定并细化P 极易偏析 ↑韧脆转变温度 （球铁含锰量对韧脆转变温度的影响）
球铁与灰铁凝固膨胀量的比较
二、铸造性能
流动性——较好
近共晶，球化剂 相同碳当量球铁与灰铁的流动性比较
收缩特性
球铁和灰铁的自由线收缩曲线（收缩前膨胀） 铸型刚度对铸件致密性的影响
内应力
弹性模量大＋热导率低
三、工艺特点
铸型
收缩尺，紧实度
浇注系统
快浇，平稳，挡渣，冒口和冷铁
第二节 球铁的生产与控制
二、缩孔和缩松
特征
缩孔——明缩孔（外界相通，壁较光滑） ——暗缩孔（内部局部热节凹陷）
缩松——宏观（孔壁粗大，排满枝晶） ——微观（厚大断面处，枝晶间）
场合、时间
缩孔——出现在最后凝固处或热节处；一次 结晶时形成；
缩松——枝晶间；任何阶段都会产生
原因——球铁的凝固特性
CE↑，P ％↑，Mg残↑，铸型刚度↓，Mo％↑ 时易形成
五、特殊问题
大断面 薄壁 铸态 高强度高韧性
第三节 球铁常见缺陷及防止
球化不良和球化衰退 缩孔和缩松 皮下气孔 应力变形和裂纹 夹渣 石墨漂浮 反白口
一、球化不良 球化衰退
现象：
球化不良——处理后未达到等级要求 球化衰退——开头有，原来无；小件有，大
件无
特征：宏观断面有黑点，严重时呈暗灰色， 晶粒粗大；微观上集中分布大量虫G
用量
Mg加入＝Mg残＋Mg脱S＋Mg耗 一般：其中Mg脱S＝0.76（S原－S残）
∴吸收率A＝（Mg残＋ Mg脱S）/ Mg加入
注：Mg的球化能力约为RE的2倍 Mg耗与操作工艺有关 Mg加入与实际铁水量处理有关
孕育处理
目的 种类（球铁常用孕育剂） 方法 用量（以75SiFe为例）
（PQT0.5～1.0％，FQT0.8～1.4％）