球铁生产综合实验
铸态QT60010球铁的试制
铸态QT600－10球铁的试制李蒙（焦作大学机电工程学院，河南焦作 454003）摘要：本文叙述了铸态QT600－10球墨铸铁的生产过程。
分析了化学成分、脱硫处理、球化及孕育处理等主要工艺因素对铸件生产的影响。
关键词：铸态球墨铸铁；双联熔炼；化学成分；盖包法处理Production of As-cast QT600－10Ductile IronLI Meng(College of Mechanical and Electronical Engnireeing , Jiaozuo University，Jiaozuo 454003,China)Abstract：The paper has mainly reviewed the production process of as-cast high toughness ductile iron, analysing the effects of chemical composition, desulphurization process, nodulizing process and the craft of inoculation on the production of as-cast high toughness ductile iron...Key words：as-cast ductile iron；pair smelting；chemical component；tundish-cover nodulizing process采用铸态工艺生产球墨铸铁可以降低生产成本，简化生产工艺和缩短生产周期，是目前正在推广的一种工艺。
随着工业的迅速发展，对球铁力学性能和生产稳定性的要求越来越高。
目前，各个国家等效采用国际标准ISO1083－87（球墨铸铁分级），某些产品（如国外某公司汽车配件）对材质的性能要求超过了此标准。
为此，我们与协作厂合作，稳定地生产出铸态QT600-10球墨铸铁，其性能指标为：抗拉强度不低于600MPa、伸长率不低于10%。
铸态高强度球墨铸铁的生产工艺分析
≥ 500Mpa，屈服强度≥ 320Mpa，伸长率≥ 7%，布氏硬度 石墨化，增加石墨球数量，抑制渗碳体和磷共晶的生成，同
170-230HB。
时有脱氧脱氮，巩固球化剂的作用，故考虑选用硅贝孕育剂。
二、化学成分的选择
四、球化孕育处理
从性能要求来看，既要保证有较高的抗拉强度，同时还
采用堤坝式球铁包进行球化处理。球化剂加入球铁包堤
加铁素体，使强度下降。所以在保证有足够数量的石墨球的
浇注是为了防止孕育衰退，采用随流孕育，孕育比例质
情况下，含碳量不宜过高，可以选择在 3.6% ～ 3.8% 之间。 2、硅。硅是促进石墨化和稳定铁素体元素 [2] 。增加硅
量分数为 0.2%。这样石墨球个数才会越多 , 球径越小、越圆 整 , 分布越均匀 , 低温冲击韧性才会有保障。为防止衰退，
N 新观察 ew Observation 铸态高强度球墨铸铁的生产工艺分析
□孟祥锋 辽宁工程职业学院 机械工程系
【摘要】 分析了采用中频炉熔炼生产 QT500-7 球墨铸铁件的工艺过程。讨论了如何合理控制铁水成分、选择合适的球化孕育剂和 球化处理方法，生产出符合标准要求的合格铸件。 【关键词】 高强度球墨铸铁 成分 球化 孕育
响石墨形态和产生白口，一般会将镁控制在 0.45% ～ 0.55% 完全符合 QT500-7 的性能要求即合格。 参考文献
[1] 于建平 . 铸态高强度、高伸长率球墨铸铁的生产 [J]. 热加工工艺 ,2010（11）:1401-1403.
[2] 李蒙 ,. 铸态 QT550-7 球铁的生产 [J]. 中国铸造设备与技术 ,2006（2）:26-28.
过对石墨形态和基体组织的控制，通过试验结果分析高强度 QT500-7 球墨铸铁的生产工艺。
rqtsi5中硅耐热球墨铸铁生产实践.docx
RQTSi5中硅耐热球墨铸铁生产实践在工业生产中有些铸件常在高温下工作,如各种炉子的配件、石油化工、冶金设备等等附件，由于它们受到高温的作用，容易发生破坏，为提高其寿命，要求铸铁在高温下具有抵抗破坏的性能。
长期以来较为重要的耐热零件是采用高合金钢制造，生产难度大，且成本也高，而用廉价的普通灰铸铁代替合金钢虽成本低，但耐热效果又不如合金钢好，于是就出现了具有抗氧化、抗生长性能的耐热铸铁。
我国国家标准GB9437-88〈〈耐热铸铁件〉〉中有铬系、硅系和铝系三种类型的耐热铸铁和耐热球球铁，它们都具有不同的耐热效果和不同的用途。
国内虽有少量生产但生产的厂家不多，因此这类耐热铸铁常常用普通灰铸铁代替，效果差，寿命低，不能满足需求，因而耐热铸铁有一定的市场。
我厂是专业铸造厂，只生产普通灰铸铁，有一些客户需要耐热铸铁，我厂又不能满足，只能到别处去做或改为普通灰铸铁代替，这和专业铸造厂的称呼不相称。
为适应改革开放新的形势，扩大我厂产品的品种，提高经济效益，工厂提出开发中硅耐热球铁的任务，经研究决定在本厂退火炉门、炉框以及熔铝坩埚等铸件上进行中硅耐热球铁试生产，现小结如下：一、铸铁的高温破坏铸铁在高温时比较容易破坏的原因是氧化与生长两者之故。
1、铸铁的氧化在高温下铸铁氧化开始是在铸铁表面很快产生一层氧化膜，这层膜在570℃以上从外向内形成Fe2O3 以及Fe3O4及FeO三层，这三层厚度之比约为1：10：100，可以看出氧化层中主要是大量的FeO,若和Fe2O3 及Fe3O4比较起来FeO的结晶不完整，比重小，故很容易为铁原子或氧原子所穿透，因而氧化加剧了。
如果在铸铁中加入一些铝、硅和铬等元素，能在铸铁表面产生一层致密的具有优良保护性的Ai2O3 、SiO2和Cr2O3氧化膜，这层膜起到了保护作用使氧不易透过，减轻了进一步的氧化，提高了铸铁的抗氧化能力。
2、铸铁的生长铸铁的生长是随高温及时间的增加，铸铁的体积有了不可逆转的增长，体积膨胀，然而当温度重新降下来时，体积不能复原，发生比重下降，强度下降，变形龟裂等现象，使铸件破坏。
用废钢生产球墨铸铁方法，谈谈生产实践经验！
用废钢生产球墨铸铁方法，谈谈生产实践经验！如今合成铸铁并不是什么新鲜东西，在中频电炉中大量利用废钢、钢铁屑、机杂铁、回炉料和增碳剂等低值炉料通过电炉熔炼，配合直读光谱仪在线检测技术确定其化学成分来生产合成铸铁，这一铸铁生产方法对铸造企业来说确实是不错的选择，而且由于废钢、钢铁屑等的大量使用，铸造生产成本也相应降低，新生铁等原材料价格一路疯涨的势头得到了有效遏制，极大地缓解了企业的生存压力。
本文就利用中频电炉合成高强度球墨铸铁方法结合本企业近几年来的生产实践谈谈认识。
一、生产合成铸铁的主要原材料概况1、废钢：相对来说就是废旧的钢铁结构件、边角余料，A3、45#、40Cr等普通的含CW≤1%、SiW≤1%、MnW≤1%、低S、低P的材料;废旧的压力容器要通过解体，薄小的废钢料要打包，零散的或者是通过打包成块的，要能直接加入到熔炉内，不能卡炉影响布料更不能残存汽、液体引起爆炸；最好是不要生锈，能清除油污，国外介绍甚至要清除掉油漆和镀层的。
它可以在炉料中占比到50%以上，做到少用甚至不用新生铁。
2、钢铁屑：在机加工过程中钢铁件因加工去掉的屑，其中，钢屑的化学成分与废钢相同，铁屑因铸铁的材质是普通灰铸铁还是球墨铸铁而有所不同，其主要化学成分在CW2.5～4.0%之间，SiW1.5～3.5%之间，MnW0.3～2.0%之间；钢铁屑碎小零散，要装袋或做成屑饼以方便司炉和节省能源，同样要清除油污和切削液，最好不生锈；若散装料将会在熔炉内占较大空间，一炉铁水要多次在不同的状态、不同的温度下加料，特别是在炉料已融化、铁水已生成时再加入的铁屑料极易氧化发渣，影响熔炼过程正常进行，而即使是氧化严重的铁屑，在熔炉内没有铁水出现的早期加入，也能正常熔炼；一般情况下铸件的切削余量也即铁屑量占比不过20%左右；3、机杂铁：拆卸的报废的机器设备钢铁零部件、机身、底座等，化学成分相对复杂，可能含有少量合金元素或非金属杂质，一般情况下可清除其中的铝、锌、铅、锡等轻质低熔点金属和铜等有色金属以及油污坭后再使用；生产时根据产品的要求其用量可以控制到20%左右，生产球墨铸铁时尽量少用或不用；4．回炉料：就是铸造生产时产生的浇冒系统、飞边、毛刺、铁豆、锅巴铁以及废品等，其化学成分可以方便掌握，但要除掉其表面的粘砂以及除锈后才能使用。
球墨铸铁生产总结
球墨铸铁生产总结篇一：球墨铸铁生产要点球墨铸铁生产要点|[>]一、原材料：1．球墨铸铁用生铁，Q12或Q16。
2．硅铁：75%硅铁。
3．球化剂：稀土镁硅铁合金，FeSimg8RE7或FeSimg8RE5。
现在要求稀土要低点，一般3-54．优质低硫焦炭。
二、配料：废钢0~20%、球墨铸铁用生铁80~95%、回炉料0~10%应使化学成分在：3.3~3.8%c;2.5~3.0%Si;mn≤0.40%;P≤0.07%;S≤0.03%范围。
三、关键点：1．铁水包：冲入法采用的球化处理包应搪成上下直径相同的圆桶形，并使其深度H与内径d之比H/d=1.5~2，在局部适当地方修出包嘴。
包底可修成堤坝式或凹坑式。
普通浇包不宜使用。
2．球化处理：（1）加入量为1.0~2.2%，原铁液硫含量为0.04%时取下限；硫含量为0.08%时取上限。
应保证沸腾反应持续1~2分钟，时间短则可以肯定球化不良。
（2）加入方法：球化剂不可松散地放在包底或放在铁液冲得着的地方。
球化剂应集中地放在包底紧靠出铁口的一例，并用砂冲子（平头）适度地将其上表面舂平，覆盖一层无油、无锈的球铁屑或孕育剂再撒上适量的珍珠岩，或者盖以红热的带有铸造小孔的铁板。
（3）出铁后，应扒除球化处理残渣，撒上足够厚的一层珍珠岩或草灰。
3．孕育处理：球化处理后的铁液需加0.8~1.6%的75%硅铁，粒度3~10mm，最终应使碳当量在4.6~4.7%为好。
附注：球化剂：包钢产Xtmg8-7球化工艺：冲入法、堤坝式加入顺序：脱硫剂——Xtmg合金——硅铁——草灰（珍珠岩），然后在其上盖4~5mm铁板，冲入包内的铁水达2/3时，暂停冲入，待球化反应渐趋平稳时，再补充另1/3铁水，同时将孕育剂加入。
脱硫剂为na2co3,加入量0.2~0.3%.(:球墨铸铁生产总结)孕育剂SiFe75:块度10~20mm,加入前150~200℃预热1h，1.2~1.3%以三种方式加入：(1)包内孕育：加入0.6~0.65%;(2)随流孕育：加入0.55~0.65%;(3)为防止孕育衰退，在浇注过程中，在包内进行浮硅孕育，0.05~0.10%;根据生产实践的总结，mg和Xt的衰退速度为0.001~0.004%/分；0.0006~0.001%/分。
球铁热处理实验报告
• 工艺：从700℃随炉加热到900℃，保温1.5h，冷却至700℃，保温1h （保证珠光体完全分解为铁素体和石墨）,炉冷至550℃后出炉空冷。
2.2 正火
• 目的：增加金属基体中珠光体的含量和提高珠光体的分散 度，提高铸件的强度、硬度及耐磨性。 • 原理：将铸件加热到奥氏体化温度，并保温一定时间，出 炉空冷，奥氏体转变为珠光体。 • 工艺：从700℃随炉加热到900℃，保温1h，出炉空冷， 再加热到500℃保温2h回火。
QT600-3等温淬火 x500 （900/1h+290/1h ）
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牌号
热处理工艺
抗拉强度 (MP）
延伸率 （% ）
硬度
抗冲击韧性
铸态
772.2
4.16
261HB
68
QT7002
正火 等温淬火 290℃
920.84
5.27
29.9HRC 46.20HRC
48.87 68.15
强度太大，没拉
QT700-2 铸态(约85%P)
抗拉强度 (MP）
延伸率 （% ）
硬度
抗冲击韧性
铸态
没做
226.33HB
54
QT6003
正火 等温淬火 290℃
871.306 1436.9
6.2 2.6
25.12HRC 39.17HRC
51.03 73.46
QT600-3 铸态（约52%P)x100
QT600-3 正火(约95%p)x200 (900x1h+空冷)
5.心得体会
通过本次实验，我们对热处理工艺操 作及其重要性有了更深入的了解。不只学 会了一些仪器的使用，更重要的是在此次 实验过程中，更好的培养了我们的具体实 验的能力。在刘金海教授和江晗学长的帮 助下，学到了许多书本学不到的知识和经 验，认识到理论联系实际的重要性。一句 话，此次试验让我们受益匪浅，谢谢刘老 师！
球铁铸造实验结果汇报
出铁水要迅速，避免小流倒出，以免热量损耗过多 致使球化剂、孕育剂粘附在炉底，造成球化不良。 球化反应完成后迅速取样，浇注。 实验浇注的铸型为U型试块
采用以上的的处理工艺生产的铸件，分别对其化学 成分，力学性能以及金相组织进行了观察和测定。 所使用的设备为：华银布氏硬度计（HB-3000）、 电子光学显微镜（ Nikon eclipse MA 100 ）、摆锤式 冲击试验机(JB-300B)、电液伺服万能拉力机，光谱 仪、游标卡尺，中频感应电炉，热分析仪
为此在铸态条件下获得各种性能的铸件是 社会生产所急需的。所以我们期望通过此 次试验在铸态下获得金属基体为铁素体的 QT400-18的铸件，铁素体和珠光体混合基 体的QT600-3的铸件以及珠光体基体的 QT700-2的铸件。同事也希望通过这次实 验加深大家对球铁相关知识的认识以及锻 炼大家的创新能力，动手能力，理论联系 实际的能力以及团队合作能力等一些综合 实践能力。
（2）抛光： 采用机械抛光，抛光时先将抛光织物长毛 绒或丝绒用水浸湿，然后平整地装在抛光机的抛光 盘上。将配好的抛光液（AL2O3或Cr2O3或MgO溶液） 倒在抛光盘上（以在试样上形成的水膜5～10秒钟 干为宜），打开电源，手握试样试磨面朝下，轻轻 地放在抛光盘的2/3半径处，使细磨的划痕方向与 抛光盘的旋转方向垂直，且沿与抛光盘旋转方向相 反旋转，直至磨面光亮无痕为止，一般为3～5分钟 。抛光时宜选用润滑性良好的煤油作润滑剂，这样 不但容易得到光亮无痕的金相磨面，而且还能清晰 、真实地显示出石墨球的光学性能。
冲击韧性实验实验原理和方法
将加工好的试样放在试验 机的支座上，再将具有一 定重量 m 的摆锤举至一定 的高度 H1，使其获得一定 的位能mgH1，再将其释放 ，冲断试样。摆锤的剩余 能量为 mgH2。摆锤冲断 试样所失去的能量（ mgH1- mgH2 ），此即冲击 负荷使试样破断所作的功 ，称冲击功，单位为J, 以 Ak表示。则有 Ak= （mgH1mgH2 ）。
铸态铁素体球铁件的生产与质量操纵
铸态铁素体球铁件的生产与质量操纵万杰兵我公司下属铸造厂要紧进行汽车底盘类零部件的铁素体球铁件生产，产品多是球铁小件，大部份铸件壁厚4—30mm，单重0.4—40kg。
过去采纳退火处置工艺。
自2001年后，采纳铸态铁素体球铁生产技术，取消热处置工艺，减少设备投资，缩短生产周期，节约能耗，节省工时。
同时还幸免热处置进程中铸件的变形、氧化、脱碳等缺点。
通过量年来的生产实践，我公司生产的铸态铁素体球铁件牌号QT450—10，品质稳固，知足客户的要求，取得良好的经济效益。
一、生产的大体条件1.1熔炼设备铸态铁素体球铁对原铁水的质量要求: 化学成份稳固，符合设计要求；好的冶金质量、干净、无氧化现象；高的出铁温度。
这就对熔炼提出要求。
我公司有四座5T冲天炉和四台美国PILLAR 2T电炉。
冲天炉—电炉双联熔炼，每班利用1座5T冲天炉和2台2T电炉熔炼，实行两班制。
利用山西铸造焦，固定碳大于80%以上，含硫量小于0.5%。
焦铁比为1：8的情形下，铁水出炉温度稳固在1420—1450℃。
然后出炉至电炉升温调质处置。
利用炉前快速C、Si分析仪和岛津光电发射光谱分析仪对铁水检测。
待化学成份调整到所要求的成份，温度达到1530—1550℃时，出炉进行球化处置。
1.2造型设备球铁凝固时有石墨析出，膨胀量大，生产可利用此特点，采纳刚性铸型，幸免铸型胀大，可取得致密、无缩孔、无宏观缩松的铸件。
为取得较强的刚性铸型，咱们采纳机械造型，砂型硬度大于95以上。
本公司采纳2条垂直分型无箱射压全自动造型线DISA2021线和1条DISA2032线。
二、原材料的选择原材料的选择对生产铸态铁素体球铁是很重要的，原材料的质量对铸件的质量起决定性作用。
原材料是前提，是一切基础的基础，应引发足够的重视。
2.1铸铁生铁生铁应高碳低硅，低锰、低磷硫。
由于这种铁素体球铁的化学成份要求较高。
选用地址生铁应慎重，因常规五元素（C、Si、Mn、P、S）尽管符合要求，但如果是含有干扰元素（Ti、V、Al、Ni）等，就会致使球化不良。
球墨铸铁500—7的铸造生产工艺
球墨铸铁500—7的铸造生产工艺作者：张燕明针对铸件结构、尺寸特点，选择适当的化学成分，使用球铁专用浇包，加强球化处理过程控制，稳定生产出符合技术要求的铸态QT500-7薄壁小型球墨铸铁件铸态高强度球墨铸铁的生产可以通过合金化强化基体组织等措施而获得，但是铸态综合性能良好的QT500-7球墨铸铁的生产，由于生铁、废钢和合金等原材料含有许多强化基体组织的微量合金元素导致球墨铸铁的性能下降，其生产难度较大。
现将我公司小型（重量1～10Kg）、薄壁球墨铸铁件（壁厚5～20mm）多年生产实践总结如下。
1性能及金相组织的要求抗拉强度≥500N／mm2，屈服强度≥320N／mm2，延伸率≥7，布氏硬度170～230，球化等级≤3，珠光体15?～45?，渗碳体≤1，石墨大小≥6级。
2化学成分的选择化学成分对集基体组织和铸造生铁机械性能起着重要作用，根据铸件结构特点、大小及要求化学成分选择如下：3.6?～3.9?C，原铁液含Si量选择为1.2?～1.6?，终Si量控制在2.6?～2.9?，碳当量（CE）：4.5?～4.7?，0.2?~0.3?Mn，＜0.05?P，＜0.03?S，＜0.03?RE残，0.035?～0.06?Mg同时应保证RE残／Mg残≤2／3。
3球化处理工艺笔者所在的企业采用0.5T中频炉熔化铁液，出铁温度在1520℃以上。
采用0.5T球铁专用凹坑式浇包冲入法进行球化处理。
球化剂为GB4138-88的FeSiMg8RE5，孕育剂为硅钡复合孕育剂，炉前检验合格后，快速浇注。
控制浇注时间在15min内，防止球化孕育衰退。
3.1球化剂处理铁液量0.5吨，球化剂的粒度应为10～20mm，球化剂粒度小于10mm的质量分数不大于10?，球化剂应烘干并预热，预热温度最好在150～200℃，如无条件也可制作专用料斗在炉口烘烤。
生产球铁希望铁液温度高，气体含量小不氧化，化学成分稳定。
现国内多采用各种冲天炉熔炼铁液，由于各种炉型都有自己的特点，应从实际出发，选择更利于生产球铁的炉型。
实习报告---球铁灰铁生产工艺
球铁与灰铁生产工艺球墨铸铁球墨铸铁铁液的特点与灰铸铁相比，球墨铸铁铁液的铸造性能有如下的特点：●铁液中的硫化物和氧化物等含量高。
此外，若接触空气和气体容易产生氧化物。
●石墨化膨胀容易引起铸件胀大，尺寸精度易受影响。
●厚壁部位易发生夹渣。
●冒口补缩效果不易发挥，容易产生缩孔。
●铸件清理比较麻烦。
●铁液流动性能较好，不易产生裂纹。
●铸型、型芯排气的好坏，对能否获得健全铸件有很大的影响。
●铸件容易产生的主要缺陷是：渣孔、缩孔、气孔、针孔及夹杂物。
球墨铸铁生产工艺控制影响铸态球铁生产稳定性的因素很多，要稳定地生产球墨铸铁，必须在生产中把握好以下几点：稳定的化学成分和铁液温度，准确的铁液量，合适的球化和孕育处理方法，以及可靠的炉前控制。
1 设备选择1.1 熔炼设备选择熔炼设备的选用首先是在满足生产需要的前提下，遵循高效、低耗的原则。
感应电炉的优点是：加热速度快，炉子的热效率较高，氧化烧损较轻，吸收气体较少。
因此，用中频电炉熔炼，可避免增硫、磷问题，使铁水中P不大于0.07％、S不大于0.05％。
1.2 球化包的确定为了提高球化剂的吸收率，增加球化效果，球化处理包应比一般铁液包深。
球化包的高度与直径之比确定为2:1。
2 原材料选择2.1 炉料选择球铁球化剂的加入效果条件是：高碳、低硅、大孕育量。
为了稳定化学成分和有效地控制促进白口化元素和反球化元素，保证熔炼铁水的质量，选用张钢Z14生铁，其化学成分：C＞3.3％，Si 1.25％～1.60％,P≤0.06％，S≤0.04％。
2.2 球化剂的选择球化剂的选用应根据熔炼设备的不同，即出铁温度及铁液的纯净度（如含硫量、氧化程度等）而定。
我国最常用的是稀土镁硅铁球化剂，采用这种球化剂处理时，由于合金中含硅量较高，可显著降低镁处理时反应的剧烈程度。
同时也能因增硅而有些孕育作用。
电炉生产时，因温度相对较高，所用球化剂的化学成分见表１。
表1 球化剂FeSiMg8Re7化学成分3.1 化学成分选择球铁原铁液应高碳、低硅、低硫、低磷。
球铁生产综合实验
《球铁生产综合实验》实验教学指导书球墨铸铁自1947年问世以来，大体经历了十年的过程，便以一种新型工业金属材料投入生产，并得到了迅猛发展。
机械制造、交通、冶金、矿山、纺织、化工、电力以及原子能等制造行业的大批锻钢件、铸钢件和可锻铸铁件被球墨铸铁所取代，而且有待开拓的领域很多。
由于球墨铸铁的发展历史较短，球铁的理论尚不完善。
为了加深学生对球铁理论及生产工艺的理解和掌握，特开设《球铁生产综合实验》课，包括球铁型砂、芯砂混制及造型工艺操作、球墨铸铁的熔制、球墨铸铁的金相组织观察、球墨铸铁的热处理、球墨铸铁力学性能、球墨铸铁生产综合分析六个实验。
通过实验不仅可使学生掌握球墨铸铁生产的全过程、加深对球化理论的理解，而且可大大提高学生综合分析和解决实际问题的能力。
实验一球铁型砂、芯砂混制及造型工艺操作一、实验目的1、了解球铁型砂、芯砂的配料成分。
2、了解球铁型砂和芯砂的混制及造型工艺的操作方法。
3、掌握球铁型砂中水分对质量的影响规律。
二、实验内容1、型砂、芯砂配料成分的选择，分析型砂中水分对铸件质量的影响2、型砂、芯砂的混制。
3、型砂、芯砂的造型工艺操作。
4、完成实验报告。
三、实验内容说明球墨铸铁铁件的型砂,基本与普通灰墨铁件相同,但球墨铸铁铁件凝固时,其外型容意胀大而引起内部缩松,所以要求铸型有较高的坚实度。
因而在采用温型铸造时,应尽量提高型砂温压强度。
此外应尽量压低水份含量，以减少高温时的型壁迁异和防止铸造缺陷。
型砂水份越高,铸型型壁在高温时迁移量越大,也比较容易产生皮下气孔。
对于大型铸件,还应使型砂具有较高的耐热强度，可以往型砂中加入石墨粉等耐热材料。
其余如型砂透气性等指标,与灰铸铁型砂相同。
本实验将考察型砂水分对铸件质量的影响规律。
由于球化处理，使球墨铸铁的铁水中含有球化元素Mg，它将与型砂中的水发生如下反应：Mg + H2O = Mg O + 2[H]H溶入铁水，形成皮下气孔。
为此应加入煤粉，煤粉中的碳与空气中的氧发生如下反应：C+O2 = CO结果在铸型表面形成一层气化膜，阻止了水与铁水的接触，防止了Mg与H2O的反应，从而可减轻皮下气孔。
采用覆砂金属型工艺生产QT6000_3球墨铸铁的试验[1]
![采用覆砂金属型工艺生产QT6000_3球墨铸铁的试验[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/19d1a2f2f61fb7360b4c651b.png)
中国铸造装备与技术1／2009CFMT 图1阶梯试块形状1#2#4#3#下上505050502503015507510050前段时间广州柴油机厂进行德国GL 船级社认证过程中，对QT600-3球墨铸铁件进行检验，技术要求为:球化率大于GB/T9441—1988所规定的90%，力学性能符合GB/T1348—1988单铸试块所规定的抗拉强度σb ≥600MPa ，伸长率δ≥3.0%;同时通过阶梯试块中不同位置取样检验球化率，采用单铸Y 型试块检验力学性能。
针对如何提高球化率，查阅相关资料，决定采用覆砂金属型工艺、中频电炉熔炼、炉外脱硫和球化前进行预处理的综合工艺对QT600-3球墨铸铁进行生产试验。
1试验方法1.1熔炼工艺采用1.5t 中频熔炼炉熔炼原铁液，炉衬材料为硅砂；用邢台生铁和废钢按一定比例熔炼至1450℃时取蘑菇样，用SPECTRO 光谱分析仪检测铁液化学成分后，使用75SiFe 、增C 剂和脱硫剂进行调整，使原铁液化学成分达到以下要求：3.65%～3.75%C ，1.20%～1.30%Si ，≤0.30%Mn ，≤0.060%P ，≤0.015%S ；升温至1460+10℃预处理后出炉，在球化处理包内加入1.0%H -2型球化剂（7.78%Mg ，3.52%RE ，41.8%Si ）和0.60%的电解铜进行球化处理，同时加入0.80%75SiFe （粒度0.3~1mm)进行孕育处理。
1.2浇注阶梯试块采用覆砂金属型铸造工艺，将球化孕育好的铁液浇注成如图1所示的阶梯试块。
1.3试样制备按图1中所示位置1#、2#、3#和4#用线切割的方法将阶梯试块切割成10mm ×10mm ×20mm 的长方块试样，以备在XJG-05金相显微镜观察球化率用。
2试验措施分析2.1采用覆砂金属型铸造工艺[1]采用覆砂金属型铸造工艺，铸型没有退让性，石墨化膨胀可以被利用来弥补铁液冷却凝固的收缩，形成的铸件组织致密；同时由于冷却速度快，球化率和石墨大小都能提高1~2级别。
利用山西地方生铁制作球墨铸铁型材的试验总结
有抵抗碱性渣侵蚀的能力。
选用的造渣剂为新生石灰(CaO)80%,镁砂(MgO)12%,萤石(CaF2)8%,此造渣剂属碱性,对炉衬的腐蚀能力不强;(3)镁砂膨胀系数大,热稳定性差,特别是当受到急冷急热时,容易产生裂纹损坏。
钢液中虽然含有较高的铬、镍和活性较大的钛,但它们属碱土金属,对碱性炉壁的腐蚀不大。
从多次漏炉的情况看,炉衬没有剥落,炉膛没有扩大,有时反而减小,钢液从裂纹中渗出。
由以上几个方面分析得出:提高碱性炉寿命的关键是减缓因镁砂热稳定性差而造成炉衬裂纹的倾向。
2 具体措施211 合理的粒度搭配 镁砂颗粒度大,则耐火度高,同时,炉衬的空隙也较大。
当它受到热应力作用时,各颗粒之间都有退让的余地,可以松弛热应力,减缓炉衬产生裂纹的倾向;但是,粒度过大时炉壁砂粒之间的空隙过大,炉衬没有足够的机械强度,在高温时易产生渗钢。
根据我们的经验,其合理的粒度级配为:4～6目15%,10～20目30%,20～4目20%,镁粉>120目、35%。
镁砂破碎后应用磁铁仔细吸去铁磁体,严禁混入铁磁性物质。
212 在保证坩埚能够烧结成整体,具有足够的强度的情况下,粘结剂加得越少越好。
这是因为硼酸(H3BO4)为酸性,熔点低,在烧结过程中会与镁砂(MgO)反应,少量的硼酸能够助溶,使镁砂(MgO)易烧结,但过量就会使碱性炉的耐火度降低,并腐蚀炉衬,因而硼酸大约1.5%～2%。
213 水在保证能够润湿粉料的情况下尽量少加,因为水量过大虽然炉体湿强度高,也容易捣筑,但筑炉料的流动性差,容易形成紧实度不均,对炉衬的烘烤也不利。
其水量为筑炉料用手使劲捏成团,散开手后销加震动即碎为合适。
214 正确的筑炉工艺 筑炉时,应保证整个炉壁紧实度均匀,层与层之间衔接良好。
若紧实度不均,其强度有强有弱,当炉壁受到急冷急热时,炉壁就会从弱的地方开裂。
我们的经验是每层厚约25～35mm,捣筑25 min,打完1层后应将其上划松后填下层料。
三角试块检测法在球铁生产中的应用
表 ! 可 见" 通过三角 试块的断 口颜 ! ! 由 表 )! 色" 可以 判断 球铁 球化 效果 的好 坏 " 三 角试 块断 口 呈 银白 色 " 晶 粒 细 密" 表 明球 化 良 好 # 若 断口 晶 粒 粗" 呈灰 色或 暗灰 色 " 则球 化不良 或未 球化 $ 三 角
试 块的 白口 宽度 与球 铁的 力学 性能存 在 $ 定的 对 应 关系 " 一 般 说 来" 随着白 口宽 度的 增大" " B 上 升" 反之 " 白 口 宽 度减 小 " # 下降 # " B 下 降" # 上 升$ 球 铁三 角试 块外 壳 内 馅 大 小与 浇 注 温 度 有 关 " 浇 ) #
宽 度以 及三 角试 块 外 壳 内 陷情 况 入 手 ! 探讨其与 球 铁浇 注温 度 % 球 化效 果以 及力 学性 能的 关系 ! 实 现 对球 铁熔 炼质 量的 控制 "
! !实验结果
表)为+种 三角试块的化学成分和 金相组 织 " 表 ! 为 不同 浇 注 温 度 ! 或开 箱 时 间不 同 时 ! + 种 三角 试块 的状 态和 力学 性能 "
# !分析
# 2 )! 球 铁三 角试 块凝 固收 缩特 点 图 ) 为 生产 中抽 取的 灰铁和 球铁 三角 试块 的 断 口状 态 # 灰铁 的共 晶始 点和共 晶终 点之 间的 距 离 较小 ! 共晶 凝 固 近 似 于 逐层 凝 固 方 式 # 球 铁 的 共 晶转 变温 度范 围 大 ! 共 晶 凝 固 近于 宽 结 晶 温 度 范 围合 金的 体积 凝 固 方 式 " 灰 铁 和球 铁 在 共 晶 凝 固 阶段 都析 出 石 墨 而发 生 体 积 膨 胀 # 但 是 ! 由于 两 者石 墨形 态和 长 大 机 理 不同 ! 石墨 化 膨 胀 作 用 对 合金 的铸 造性 能影 响也 就不同 #
Cr奥贝球铁应用的试验研究
课题名称Cr奥贝球铁应用的试验研究系部材料工程系专业材料成型及控制工程班级T733-1学号20070330119姓名盛兴涛指导教师饶群章2011 年 3 月 10 日一．课题的来源、目的要求、意义1-1 课题来源：液态成型的浇注过程中应用的螺旋推进式随流孕育装置，由于结构不合理，零件易磨损影响给料精度，孕育的质量得不到保证且能耗大，现结合科研进行新的设计。
1-2 目的和意义：本课题是奥贝球铁材料和消失模铸造技术的一个实际应用。
我们通过实际的装置的选材以及实际生产，既能够掌握消失模铸造技术的基本工艺流程，又能检验奥贝球铁良好的力学性能，而且能够积累实际的生产经验，对将来的发展有较大帮助。
同时这也可以完善实验设备，有利于改善液态金属的质量，保证铸件质量，促进实验室建设。
二．奥贝球铁及消失模铸造技术的发展及应用2-1 奥贝球铁的发展及应用奥贝球铁是球墨铸铁经奥氏体化等温淬火处理后获得的球铁。
其强度和伸长率远远超过普通球墨铸铁。
因此各国都对其进行了深入广泛的研究。
奥贝球铁是由其特殊的热处理工艺而获得奥贝组织而得名，国内则广泛地称为奥贝球铁。
与普通基体的球铁相比，它具有强度，塑性和韧性都很高的综合性能。
此外，奥贝球铁还具有比普通球铁高的冲击韧性，尤其具有高的弯曲疲劳性能和良好的耐磨性，可用于替代某些锻钢件和普通球铁不能胜任的部件，如承受高载荷的齿轮，曲轴，连杆及凹轮轴等，为此受到广泛的重视，被视为70年代以来铸铁冶金领域的重大突破。
2-2 消失模铸造技术的发展及应用消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺寸形状相同的泡沫模样粘结组合成模样簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模样气化，液体金属占据模样位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。
与砂型铸造相比，消失模具有以下特点：1.铸件精度高消失模铸造是一种近无余量、精确成型的新工艺,该工艺无需取模、无分型面、无砂芯,因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度,并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。
实验一铸造综合实验
实验一铸造综合实验一、实验目的1、在真实工程条件下，了解和掌握一般铸件砂型铸造生产过程。
2、根据给定零件图，完成铸件的结构和合金的特点分析制定合理的成型工艺。
2、了解各种应用材料对铸件成型及质量的影响。
二、实验用仪器及设备1、中频感应电炉（60千瓦，20公斤）。
2、碾轮式混砂机及型芯砂实验仪器。
3、箱式电阻炉。
4、光学金相显微镜。
5、布、洛氏硬度机6、材料性能实验机三、实验用模具：手工造型用木模。
四、实验用合金材料：18#生铁、8#稀土镁合金、75SiFe、普通粘砂、废钢、增碳剂（吸收率85%），纯铝，铝硅中间合金（Si量为28%）五、实验用造型材料：水玻璃、原砂、钙膨润土、无水碳酸钠、人造石英砂、石墨粉、回用砂、CO2气。
六、实验内容说明：根据实验大纲的要求，结合本科教学专业课程的设置，铸造方向综合实验主要从培养学生实际工作能力出发，选择较为典型及有代表性的零件，在教师的指导下，让学生自主完成鋳件砂型铸造工艺的制定；铸造模具的监制；铸造工艺操作规程的确定；造型材料的选定和配制；合金熔炼及工艺的确定；以及混砂、造型、制芯、浇注、清理、热处理、检验等铸件制造的全过程。
由于铸造合金的种类较多，其生产工艺不竟相同，结合实验室的具体条件，实验主要以铁合金和非铁合金为主进行。
1、铸造铝合金：铸造Al-Si系合金中Si是作为主要合金化元素加入的，Si提高合金的铸造性能，使流动性改善，热裂倾向性降低，减少疏松，提高气密性，获得致密的铸件。
这类合金具有好的抗蚀稳定性和中等的切削加工性能，具有一般的强度和硬度，但塑性是较低的。
这类合金国内外常用的共18个牌号，按合金中Si的含量多少，可分为共晶型合金(ZL102、ZL108、ZL109),过共晶型合金和亚共晶合金。
合金的熔配过程：先根据铸件的体积计算出所需合金原料的总重量，再按各合金的名义成分计算出所需要的合金的重量，计算时一定要考虑元素的烧损。
称量后全部放入坩锅中，电阻炉加热，熔化，覆盖，打渣精炼，静置，浇注，成型完毕。
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《球铁生产综合实验》实验教学指导书球墨铸铁自1947年问世以来，大体经历了十年的过程，便以一种新型工业金属材料投入生产，并得到了迅猛发展。
机械制造、交通、冶金、矿山、纺织、化工、电力以及原子能等制造行业的大批锻钢件、铸钢件和可锻铸铁件被球墨铸铁所取代，而且有待开拓的领域很多。
由于球墨铸铁的发展历史较短，球铁的理论尚不完善。
为了加深学生对球铁理论及生产工艺的理解和掌握，特开设《球铁生产综合实验》课，包括球铁型砂、芯砂混制及造型工艺操作、球墨铸铁的熔制、球墨铸铁的金相组织观察、球墨铸铁的热处理、球墨铸铁力学性能、球墨铸铁生产综合分析六个实验。
通过实验不仅可使学生掌握球墨铸铁生产的全过程、加深对球化理论的理解，而且可大大提高学生综合分析和解决实际问题的能力。
实验一球铁型砂、芯砂混制及造型工艺操作一、实验目的1、了解球铁型砂、芯砂的配料成分。
2、了解球铁型砂和芯砂的混制及造型工艺的操作方法。
3、掌握球铁型砂中水分对质量的影响规律。
二、实验内容1、型砂、芯砂配料成分的选择，分析型砂中水分对铸件质量的影响2、型砂、芯砂的混制。
3、型砂、芯砂的造型工艺操作。
4、完成实验报告。
三、实验内容说明球墨铸铁铁件的型砂,基本与普通灰墨铁件相同,但球墨铸铁铁件凝固时,其外型容意胀大而引起内部缩松,所以要求铸型有较高的坚实度。
因而在采用温型铸造时,应尽量提高型砂温压强度。
此外应尽量压低水份含量，以减少高温时的型壁迁异和防止铸造缺陷。
型砂水份越高,铸型型壁在高温时迁移量越大,也比较容易产生皮下气孔。
对于大型铸件,还应使型砂具有较高的耐热强度，可以往型砂中加入石墨粉等耐热材料。
其余如型砂透气性等指标,与灰铸铁型砂相同。
本实验将考察型砂水分对铸件质量的影响规律。
由于球化处理，使球墨铸铁的铁水中含有球化元素Mg，它将与型砂中的水发生如下反应：Mg + H2O = Mg O + 2[H]H溶入铁水，形成皮下气孔。
为此应加入煤粉，煤粉中的碳与空气中的氧发生如下反应：C+O2 = CO结果在铸型表面形成一层气化膜，阻止了水与铁水的接触，防止了Mg与H2O的反应，从而可减轻皮下气孔。
三、实验用设备仪器及材料混砂机，型砂，粘土，澎润土，水，煤粉，砂箱，炉前三角试块模具、冲击试块模具。
四、实验方法及步骤1、实验前预习实验指导书。
2、按表1-1的配方，称取型砂，粘土，澎润土，水，煤粉以备混砂用。
3、用碾轮混砂机混制型砂。
4、造型操作：将炉前三角试块、冲击试块造型模具放如砂箱，将混好型砂放入砂箱中，用砂舂子捣制型砂，注意捣制的力度，保持型砂具有较高的紧实度。
5、在随后的浇注实验中，浇注冲击试块，在砂轮机上磨去表皮，观察皮下气孔的情况。
表1-1 型砂的配比五、实验报告要求1、根据实验结果，确定型砂的最佳配方。
2、写出型砂的混制工艺及造型工艺操作过程。
3、分析水分对皮下气孔的影响，说明原因。
实验二球墨铸铁的熔制一、实验目的1、掌握球墨铸铁化学成分、球化剂和孕育剂加入量的选择原则。
2、掌握熔炼球墨铸铁时的配料计算方法。
3、掌握球化、孕育等炉前处理的方法和注意事项。
4、掌握球墨铸铁炉前质量鉴定方法。
二、实验内容1、确定球铁的化学成分及炉前处理工艺；2、配料计算；3、铁水熔化及球化、孕育处理；4、浇注铸件。
5、铸铁炉前质量鉴定。
三、实验用设备仪器及材料高频感应电炉，箱式高温电炉，测温仪表，铸造生铁，废钢，球化剂，孕育剂，覆盖剂，铁水浇包，三角试块和冲击试块的铸型。
四、实验方法及步骤1、确定球铁的牌号及成分实验前由指导教师指定划分球铁牌号，确定工艺规程，同学在实验前预习和掌握球铁有关章节。
选择四种牌号的球铁进行熔炼，其化学成分见表2-1。
学生分成四组，每组分给一个牌号。
表2-1 各牌号球铁化学成分2、确定炉前处理工艺炉前处理工艺包括球化处理工艺和孕育处理工艺。
包括球化剂和孕育剂的种类、加入量、处理温度、加入方法等。
本实验稀土镁合金合金球化剂，采用冲入法进行处理时用量根据硫量、铁液温度及铸件壁厚大致为处理铁液质量的 1.3~1.8%，本实验四种牌号的球铁正常加入1.5%。
为了考察球化不良的影响，选定一个牌号调整球化剂的加入量，具体方案见表2-2所示。
孕育剂采用75#Si-Fe，孕育处理工艺见表2-2。
表2-2 球化、孕育处理工艺方案3、配料计算学生根据所分得的牌号和前面定的炉前处理工艺，按选定生铁、废钢、球化剂、孕育剂的成分进行配料计算。
4、备料及熔化现场准备先将球化剂、孕育剂粉碎成合适的粒度，根据铁水量确定。
然后学生按计算好的配料单，称取生铁、废钢、球化剂、孕育剂，注意写好编号，防止混料。
5、熔化生铁、废钢加入炉中进行熔化。
6、炉前处理在铁水熔化的同时将铁水包放入箱式高温电炉中烘烤，烘烤温度为200~300℃。
铁水出炉前，取出铁水包，先加入球化剂，再包底孕育剂，最后加入覆盖剂。
铁水到温后，停电，铁水冲入铁水包，待反应结束后，扒渣，加入瞬时孕育剂，进行搅拌。
7、浇注、打箱和铸件清理炉前处理结束后，浇注三角试样、冲击试样。
选择一炉铁水，浇注完上述试样后，剩余铁水倒回炉中，保温一定时间后，再浇注冲击试样，用以考察球化衰退。
对编号1、2、3的铁水浇注除三角试样、冲击试样，浇注硫印试样，用以考察球化剂加入量对夹杂物的影响。
8、炉前检验利用三角试片、光谱进行球化质量的快速判断。
六、实验报告要求1、写出配料全过程。
2、叙述球化处理、孕育处理及炉前检验过程记录。
3、分析球化不良的影响。
实验三球墨铸铁的热处理一、实验目的通过球铁的热处理实验,使学生了解和掌握:不同热处理工艺,可得到不同的机械性能.二、实验内容１、球铁的退火。
２、球铁的正火。
３、球铁的淬火。
４、球铁的等温淬火。
三、实验用设备仪器及材料箱式高温电炉，测温仪表。
四、实验原理球铁常用的热处理工艺曲线如图3-1所示。
1、退火退火包括两种。
铸态组织中无游离渗碳体时，可进行低温退火，退火时珠光体中的共析渗碳体分解，以便获得铁素体基体。
铸态组织有游离渗碳体时，进行高温退火，退火时游离渗碳体分解。
2、正火正火的目的是提高基体组织中的珠光体量，提高机械性能和耐磨性，有时还用来消除白口组织，同时获得珠光体基体。
3、淬火球铁淬火的目的是得到马氏体组织，淬火后的基体组织为马氏体和少量的残余奥氏体，组织很不稳定，内应力很大，脆性大。
因此淬火后，必须回火处理。
4、等温淬火球墨铸铁等温淬火的目的是获得贝氏体组织或奥氏体加贝氏体组织，提高的综合机械性能，获得很高的抗拉强度和冲击值。
五、实验方法及步骤1、 实验前预习实验指导书。
图3-1 球铁常用热处理工艺温度（℃）时间t(h )d.球铁的等温淬火温度（℃）时间t(h )c.球铁的淬火温度（℃）时间t(h ) a.球铁的石墨化退火温度（℃）时间t(h )c.球铁的正火2、制定热处理工艺。
3、将试样装入炉内,按制定的热处理工艺进行加温。
4、出炉。
六、实验报告要求分析热处理对组织的影响。
实验四球墨铸铁的金相组织观察一、实验目的观察前四次实验所做出的不同牌号、不同处理工艺和不同热处理工艺的试样，观察铁素体、珠光体、铁素体加珠光体、球化良好石墨、球化不良石墨、球化衰退石墨等组织的分布形态，以加深对球铁结晶理论的认识和理解。
二、实验内容１、观察正常球化与球化不良组织的差别。
２、观察正常球化与球化衰退组织的差别。
3、观察不同热处理工艺获得基体组织的差别。
4、观察硫印，分析夹杂物的分布。
三、实验用设备仪器及材料金相显微镜，金相试样。
五、实验方法及步骤1、实验前预习实验指导书。
2、选取正常球化与球化不良组织试样。
3、选取正常球化与球化衰退组织试样。
3、选取不同热处理工艺组织试样4、将试样放在载物台上，调试显微镜，观察组织。
5、画出金相组织示意图。
6、制作硫印试样，观察硫印。
六、实验报告要求1、画出所观察金相组织的示意图。
2、根据实验观察结果分析球化不良、球化衰退、夹杂物的形成规律及影响因素。
实验五球墨铸铁的力学性能实验一、实验目的通过球铁的力学性能实验，加深了解化学成分、组织与机械性能的关系。
二、实验内容１、球铁试样的冲击实验２、球铁试样的硬度实验三、实验用设备仪器及材料冲击实验机，硬度实验机，前面四个实验准备的各种球铁试样。
四、实验方法及步骤1、实验前预习实验指导书。
2、按不同牌号、不同处理工艺选取试样。
3、将试样分别放在冲击试验机和硬度计上进行试验。
4、将实验结果记录于表4-1。
表5-1 球铁力学性能实验结果五、实验报告要求1、总结实验结果，分析热处理对性能的影响。
2、总结实验结果，分析球化处理对性能的影响。
3、总结实验结果，分析型砂对性能的影响。
实验六球铁生产综合实验综合分析一、实验目的通过前面的实验，分析球墨铸铁的化学成分对机械性能的影响，金相组织对机械性能的影响，以及不同的热处理工艺和金相组织的关系。
二、实验内容１、对前5次实验进行总结和综合分析，２、完成实验报告三、实验用设备仪器及材料金相显微镜，金相试样。
四、实验结果分析通过实验可以证实，要得到所需的机械性能就必须有一定的金相组织，要得到希望的各种组织或避免一些不必要的相，除了控制一次结晶外，主要依靠合理的选择化学成份及进行热处理来获得。
球铁的化学成份有以下几个特点。
1.碳硅量高2.含锰量低3.硫磷低4.含有镁及稀土。
碳高的优点有：①.碳高核心数多，可细化球径，提高球的圆整度；②碳高石墨化膨胀大，结果使铸件致密，减少缩松③.碳高可使球铁更接近共品成份，提高流动性。
2.硅高的原因有：①.加强石墨化作用，清除自由渗碳体，减少白口倾向②.减少缩松③.便于获得铁素体基体，提高球铁的塑性何韧性。
3.球铁中的锰量希望低些为宜，一般为0.3～0.8％。
4.磷：磷在球体晶界处易产生共品（超过0.1％）。
明显影响机械性能，使冲击韧性及延伸率显著降低，应尽量减少磷在球铁中的含量。
5.硫是有害于石墨成球的元素，所以原铁水含硫量越低越好。
热处理对机械性能的影响：①.退火其目的是消除铸态渗碳体组织，并使基体得到铁素体基体，达到降低硬度提高韧性的目的。
②.正火是为获得珠光体基体以提高球铁的强度，硬度及耐磨性的一种热处理。
③.等温淬火可以获得良好的基体组织和综合的机械性能。
球铁的金相组织对机械性能的影响：球铁中各种基体组织对机械性能的影响与碳钢有相同的规律：铁素体使球铁具有高韧性，珠光体具有高强度，马氏体具有高硬度，贝氏体则带来优良的综合性能，渗碳体及磷共晶则硬而脆，降低了延伸率及冲击值。
五、实验报告要求综合前五次实验的结果，写出球铁生产实验的综合分析报告。