球墨铸铁缺陷分析

大批量生产球墨铸铁金相缺陷分析及其对策

李明宽

摘 要：通过对石墨变异的各种特征的观察，分析形成缺陷的原因，提出防止缺陷产生的措施，有效地控制和减少

废品的产生，提高了铸件合格率。

关键词：蠕虫状石墨 爆炸性石墨 粗短型石墨 钉状石墨 石墨漂浮 表面片状石墨 列队石墨球 铸造缺陷

1. 问题的提出

在大批量球铁生产中，往往因过程及原材料等原因，会使铸件产生各种金相组织缺陷，从而影响铸件的内在质量，降低铸件的力学性能。笔者就多年来在球铁金相分析中所观察到的蠕虫状石墨、爆炸性石墨、粗短型石墨、钉状石墨、石墨漂浮、表面片状石墨和列队石墨球七种缺陷并作相应的分析，提出防止缺陷产生的办法，以减少废品，提高铸件合格率。

2. 蠕虫状石墨

(1) 特征 短而粗、呈卷曲的厚片状端部较钝常与球状石墨联结在一起。如图

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图1 QT450-12球铁蠕虫状石墨显微组织 100×

(2) 原因分析 形成蠕虫状石墨的主要原因是球化反应时中间合金数量不够所造成A 合金加

入量少；B 球化剂数量合适，但铁水中含硫量高;C

铁水被氧化致使镁量烧损而造成球化剂含量不足，D 温度过高或停留时间过长，E 铁水中钛和铝过量等原因。

(3) 生产中防止蠕虫状石墨应采取的措施 A 球化剂要有足够的加入量;B 在球化处理时，应尽量防止镁的烧损，提高球化剂吸收率;C 严格控制原铁水含硫量，应选用低硫生铁;C 铁水温度应控制在工艺要求范围内(1510±10℃)，铁水温度过高会产生球化剂烧损过多，缩短浇注时间，D 钛含量控制在≤0.05％,铝含量≤0.06％。

3. 爆炸性石墨

(1) 特征 爆炸性石墨由球状石墨爆裂而成,外形如花瓣,常出现在强过共晶球铁中,在厚大断面或石墨飘浮区内。如图

图2 QT450-10球铁中爆炸性石墨 100×

(2) 原因分析 产生爆炸性石墨的主要原因为：A 碳硅当量过高(碳当量>4.6%,B 稀土量过多，尤其是中频炉熔炼。

(3) 防止爆炸性石墨应采取的措施 A 严格控制碳硅当量，碳不应超过3.8%，硅不应超过3%，厚大铸件的碳硅量应更低;B 加入少量强烈阻止石墨化的元素，如加入钼可防止爆炸性石墨;C 严格控制稀土元素残留量。

4. 粗短型石墨 (1) 特征 粗短型石墨呈现粗短的条状形常出现在厚大断面的中心或铸件的热节处.如图

3 图3 QT450-10球铁粗短型石墨 100×

(2) 原因分析 铁水中残存稀土量过多,特别是使用高纯炉料时较明呈地出现在碳当量较高的铸件中。

(3) 防止产生粗短型石墨的措施 A 严格控制碳硅当量，碳不应超过3.8%，硅不应超过3%，厚大铸件的碳硅量应更低;BC 严格控制稀土元素残留量≤0.02%。

5. 钉状石墨

(1) 特征 钉状石墨或为刺状石墨是由石墨蜕变为针刺的片状二次石墨，如图

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图4 QT450-10球铁中钉状石墨 100×

(2) 原因分析 钉状石墨产生是铁水中微量的未被稀土中和的钛、锑、铅所致。

(3) 防止产生钉状石墨或为刺状石墨的措施 A 采用含钛、锑、铅少的原材料；B 适当增加稀土镁球化剂。

6. 石墨漂浮

(1) 特征 石墨粗大、密集断口呈暗黑色。如图

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图5 球铁中石墨漂浮 100×

(2) 原因分析 A 碳当量过高(碳当量>4.6%)；B 浇铸温度偏高；C 截面的凝固速度过慢孕育不足。

(3) 防止产生石墨漂浮的措施 A 严格控制碳硅当量，碳不应超过3.8%，硅不应超过3%，

厚大铸件的碳硅量应更低；B 控制浇铸温度，小于1430℃厚大铸件应更低；C 厚大铸件应加强孕育。

7. 表面片状石墨

(1) 特征 表面片状石墨是球墨铸铁铸件的表面出现片状石墨。如图

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图6 球铁中石墨漂浮 100×

(2) 原因分析 砂型表面富积大量的硫，由于铁水中的镁与硫发生反应，使球状石墨恢复到片状石墨。

(3) 防止产生表面片状石墨的措施 采用优质煤粉减少砂型中含硫量。

8. 列队石墨球

(1) 特征 基体由珠光体和铁素体组成，部分铁素体呈现带状，石墨球在这种铁素体带内，沿直线排列。如图

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图7 球铁中列队石墨球 100×

(2) 原因分析 A 碳当量偏低；B 孕育不足；C 过高的浇铸温度。

(3) 防止产生列队石墨球的措施 A 严格控制碳当量大于4％；B 加强孕育；C 控制浇铸温度，小于1430℃厚大铸件应更低。

9 结论

通过以上铸造缺陷的分析以及在生产过程中采取的相应措施，稳定地大批量生产合格的球墨铸件。