灰铸铁的孕育处理
灰铸铁孕育处理注意事项
灰铸铁孕育处理注意事项展开全文灰铸铁用的孕育剂可以按功能、主要元素、形状等进行分类，在使用孕育剂进行灰铸铁孕育处理时应禁忌四则：一则，禁止使用未烘干的孕育剂。
未烘干的孕育剂加入金属液中，会因其中的水分与金属液中的金属元素在高温下反应生成金属氧化物及氢，生成的初生氢溶入金属液会导致铸件皮下气孔等缺陷。
因此，孕育剂在使用前必须烘干。
二则，禁止使用纯硅或纯硅铁作孕育剂。
纯硅或不含钙、锶、钡、铝的硅铁不可用作孕育剂，其原因在于石墨靠铁液中析出的二氧化硅异质生核，而二氧化硅靠钙锶钡的硫氧化物异质生核，才能防止铁液的过冷和白口倾向。
应采用至少含ωCa1%～2%、ωAl0.05%～0.5%的、含ωSi为75%的硅铁作孕育剂，或采用硅－锆系、硅－钙系、硅－铈系、硅－钡系等高效孕育剂。
三则，孕育剂不可草率加入，要讲究方法。
孕育剂若漂浮在金属液面上会很快氧化而难以被金属液吸收。
因此采用冲入法时，应准确地加到铁液流与液面接触处或与浇槽接触处。
由于孕育方法对孕育效果有直接影响，因此还可采用浇口杯孕育、硅铁棒孕育、大块浮硅孕育、孕育丝孕育、铁液流孕育以及型内孕育等。
四则，孕育剂的粒度不宜过粗或过细。
若粒度过粗则不能较迅速地为铁液所溶化吸收，残余的未溶孕育剂颗粒混入铸件将恶化性能或导致报废。
粒度亦不宜过细，粉末状的孕育剂极易氧化烧损、失去孕育作用，而且会造成铸件夹渣。
对于含ωSi75%的硅铁孕育剂采用冲入法处理0.5T铁液、当铁液温度为1390～1450℃时，孕育剂的粒度以1～3㎜为宜。
若铁液量少或温度较低或用瞬时孕育方法时，粒度以0.2～2㎜为宜。
灰铸铁常用孕育剂的选用原则：I HAVE SAME SUGGESTION（1）降低白口深度。
低硫铁液时采用RE、Ca、Sr系孕育剂；高硫铁液时采用碳系或石墨。
（2）降低白口深度，提高抗拉强度。
采用石墨化和稳定化（含珠光体稳定元素）复合孕育剂。
采用石墨化孕育剂时，RE、Ca、Ba系较好。
灰铸铁的孕育处理方法及要点
灰铸铁的孕育处理方法及要点有其优点，同时也有一定的局限，迄今还没有一种能适应各种生产条件的处理方法。
铸造企业都应该根据自己的具体条件，通过试验，选定最适合企业特点的方法。
处理方法一经确定，就应严格控制工艺过程，以保证铸件质量稳定。
广泛采用的孕育处理方法主要有：出铁时孕育、浇注时孕育、型内孕育和孕育前的预处理1出铁时孕育出铁时孕育也称为浇包孕育（LadleInoculation），是在铁液自熔炉或保温炉流向浇包时进行的孕育处理。
这种处理方法既简单又方便，目前是应用最广的工艺，但采用时必须留意遵从作业要点。
不可在浇注前将孕育剂加在空浇包的底部。
这样操纵，会有部分孕育剂在与铁液作用前被氧化，而且孕育剂易于裹进炉渣，导致其利用率降低。
最好在出铁后、自浇包中铁液量约为出铁量的1/4时起开始孕育处理，通过定量漏斗将粒状孕育剂均匀而分散地撒向液流，到浇包中铁液量约为出铁量的4/5时处理结束。
这种作业方法，可利用液流的搅拌作用使孕育剂完全溶于高温铁液，进步其利用率。
采用喂线法进行孕育处理效果更为稳定，但目前用于出铁时孕育的还比较少。
孕育剂的粒度因处理的铁液量而略有不同：铁液量不到500kg时，粒度宜为2～5mm；铁液量在500kg时，粒度宜为5～8mm。
加进量一般为处理铁液量的0.2～0.4％，可视孕育剂的品种和铸件壁厚调整，并通过试验确定。
加进量过多，不仅无益，还会因不能完全溶于铁液而产生一些负面作用，如浇包积渣、铸件产生夹渣缺陷、堵塞浇注系统中的过滤器件以及因铁液过孕育而造成铸件缺陷等。
孕育剂粒度太大，也会因不能完全溶于铁液而影响孕育效果，并造成铸造缺陷。
出铁时用75硅铁进行孕育处理，孕育效果会很快地随时间的推移而衰退，孕育后5～7 min，作用的衰退可在50％以上，大约经15min后，孕育作用将大部或全部消失。
为确保铸件质量，通常都要在孕育后10min内浇注完毕，最好在铁液自浇包注进铸型时进行再次孕育。
采用这种加料方式的缺点是：难免有些粉状孕育剂被空气吹散，不能进进液流。
灰铸铁孕育处理的原理
灰铸铁孕育处理的原理灰铸铁是一种重要的工程材料，具有优良的机械性能和耐磨性能，在工业生产和民用建筑领域得到广泛应用。
灰铸铁的制备过程中，其中一个重要处理步骤是孕育处理。
本文将详细介绍灰铸铁孕育处理的原理。
灰铸铁的孕育处理是在灰铸铁铸件加热处理前进行的一道工艺流程。
孕育处理的目的是改善灰铸铁的组织和性能，提高其耐磨性能和韧性。
孕育处理的原理主要涉及到孕育剂的选择和加入方式、孕育温度和时间的控制以及铸件表面处理等方面。
首先，孕育剂的选择和加入方式是灰铸铁孕育处理的关键。
一般情况下，使用孕育剂可以改变灰铸铁的组织结构，提高其断裂韧性和耐磨性。
常用的孕育剂有硅、铝、钛等元素的化合物，如硅铝化合物、硅钛化合物等。
这些孕育剂可以形成球化体（如球状石墨）、碳化物、化合物和凝固相等。
其中，球状石墨对提高铸件的韧性和断裂韧性非常有效。
孕育剂一般通过添加剂的方式加入到熔融的铁水中，在搅拌的同时与铁水进行充分的混合。
为了保证孕育剂均匀分布在整个铁水中，还可以采用钢包加入、温水孕育等方法。
其次，孕育温度和时间的控制也是灰铸铁孕育处理的重要因素。
一般来说，孕育温度主要取决于孕育剂的特性和作用机理，以及具体的灰铸铁合金成分。
较高的孕育温度有利于孕育剂的反应和扩散，促进球化石墨形成。
孕育时间一方面要充分保证孕育剂与铁水的反应和扩散，另一方面要避免过长的孕育时间导致灰铸铁中硫化物的形成。
一般来说，孕育处理的温度为1300-1400摄氏度，孕育时间为10-20分钟。
此外，灰铸铁孕育处理过程中还需要对铸件表面进行一些处理。
表面处理可以去除表面的氧化物和杂质，提供更好的表面活性，有利于孕育剂的吸附和反应。
常用的表面处理方法有涂覆、表面抛丸、喷砂等。
综上所述，灰铸铁的孕育处理是一种通过添加孕育剂、控制温度和时间，以及对铸件表面进行处理等方式，改善灰铸铁的组织和性能的工艺流程。
通过孕育处理，可以形成球状石墨、减少灰铸铁中的孪生体，提高铸件的韧性和耐磨性。
灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施详解
灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施一、影响灰铸铁力学性能的主要因素：化学成份 (C 、Si 、Mn 、P 、S 合金元素)灰铸铁的力学性能金相组织石墨的形状、大小、分布 和数量以及基体组织工艺、冶金因素：主要有冷却速度，铁液的过热处理、孕育处理、炉料特性等 (1)关于冷却速度的影响 铸铁是一种对冷却速度敏感性很大的材料，同一 铸件的厚壁和薄壁部份，内部和外表都可能获得相差悬殊的组织，俗称为组织 的不均匀性。
因为石墨化过程在很大程度上取决于冷却速度。
影响铸件冷却速 度的因素较多：铸件壁厚和分量、铸型材料的种类、浇冒口和分量等等。
由于 铸件的壁厚、分量和结构取决于工作条件，不能随意改变，故在选择化学成份 时应考虑到它们对组织的影响。
(2)关于铁液孕育处理的影响 孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前，把孕育 剂附加到铁液中以改变铁液的冶金状态，从而可改善铸铁的显微组织和性能。
对灰铸铁而言，进行孕育处理是为了获得 A 型石墨、 珠光体基体、 细小共 晶团的组织，以及减少铸件薄壁或者边角处的白口倾向和对铸件壁厚的敏感性； 对可锻铸铁而言，是为了缩短短退火周期，增大铸件的允许壁厚和改善组织的 结构；对球墨铸铁而言，是为了减少铸件白口倾向，提高球化率和改善石墨的 圆整性。
(3)关于铁液过热处理的影响。
提高铁液过热温度可以： ①增加化合碳含量和 相应减少石墨碳含量， ②细化石墨， 并使枝晶石墨的形成， ③消除铸铁的 “遗 传性”，④提高铸件断面上组织的均匀性， ⑤有利于铸件的补缩。
同样，铁液保 温也有铁液过热的类似作用。
工艺因素和冶金因素(4)关于炉料特性的影响实际生产中往往发现改变金属炉料(例如采用不同产地的生铁或者改变炉料的配比等)而化学成份似乎无变化的情况下铸铁具有不同的组织和性能，这说明原材料的性质直接影响着用它熔炼出来的铸铁的性质，称为铸铁的：“遗传性”为此，采用提高铁液温度和使用多种铁料配料可消除这种“遗传性”，并改善铸铁的组织和性能。
提高灰铸铁性能的途径word精品
提高灰铸铁性能的途径为提高灰铸铁的性能，常采取下列几种措施：选择合理的化学成分；改变炉料组成，过热处理铁液；孕育处理；微量或低合金化。
采取何种措施取决于所要求的性能及生产条件，往往同时采取两种以上措施。
1、化学成分的合理选配（1）碳、硅及硅碳比灰铸铁的含碳量大多在2.6%~3.6%含硅量在1.2%~3.0%碳硅都是强烈地促进石墨化的元素,可用碳当量CE来说明它们对灰铸铁金相组织和力学性能的影响.提高碳当量促使石墨化变粗，数量增多，强度和硬度下降.降低碳当量可减少石墨数量，细化石墨,增加初析奥氏体枝晶，从而是提高灰铸铁力学性能时常采取的措施•但降低碳当量会导致铸造性能降低，铸件断面敏感性增大，铸件内应力增加，硬度上升加工困难等问题，因此必须辅以其它的措施•在碳当量保持不变的条件下，适当提高Si/C比（一般由0.5左右提高至0.7左右），在凝固特性，组织结构与材质性能方面有以下变化：a组织中初析奥氏体数量增多，有加固基体的作用；b由于总碳量的降低，石墨量相应减少，减轻了石墨片对基体的切割作用；c固溶于铁素体中的硅量增多，强化了铁素体（包括珠光体中的铁素体）;d提高了共析转变温度，珠光体在较高温度下生成，易粗化，会降低强度；e降低了奥氏体的含碳量，使奥氏体在共析转变时易生成铁素体；f硅高碳低情况下，易使铸件表层产生过冷石墨并伴随有大量铁素体，有利于切削加工，但不加工面的性能有所削弱；g提高了液相线凝固温度，降低了共晶温度•扩大了凝固范围•降低了铁液流动性，增大了缩松渗漏倾向•综合以上各种固素的利弊，在碳当量较低时，适当提高Si/C，强度性能会有所提高，切削性能有较大改善，但要注意缩松渗漏倾向的增'加和珠光体数量的减少。
在较高碳当量时（具体取决于生产条件）提高Si/C反而使抗拉强度下降。
此时提高硅碳比仍能有减少白口倾向的优点，适用于性能要求不高的薄壁铸件的铸造。
（2）锰和硫锰和硫本身都是稳定碳化物、阻碍石墨化的元素。
调整孕育剂及其加入量改善灰铸铁制动盘缩松
调整孕育剂及其加入量改善灰铸铁制动盘缩松汽车制动盘是汽车制动系统中重要的安全部件之一，质量要求高，基本不允许存在任何缩松缺陷，但实际生产中很难做到铸件内部无缩松缺陷，尤其是在铸件结构壁厚差异过大的情况下。
常见缩松缺陷就是在铸件断面上出现的分散而细小的缩孔，这是在金属凝固收缩时，由于金属液未对铸件有效补缩而产生的缺陷。
解决缩松缺陷一般从化学成分、冒口补缩、孕育处理、孕育剂加入量、铸型刚度大小等几个方面分析。
但实际生产中必要时需要借助有效的问题分析方法，笔者采用鱼骨图的方法进行问题分析，最终从孕育剂特性极其加入量方面进行研究，简单有效地解决了某种制动盘产品铸件缩松问题，并进行了大批量生产实践。
1 问题描述1.1 产品结构制动盘结构如图1所示，内浇口开设在最大直径处，铸件壁厚随着与内浇口距离的增加而逐渐变厚。
从结构上来看，铸件从最大外圆处开始逐渐凝固，不利于浇注系统补缩。
实际生产过程采用无冒口工艺，但在图示位置上存在轻微的缩松缺陷。
1.2 化学成分产品质牌号为HT250，化学成分如表1所示。
孕育剂为0.43%的75%FeSi包底孕育， 0.05%的75%FeSi随流孕育，加入量根据铁液重量精准称量计算加入。
从表1的化学成分来看，碳当量较高，反石墨化的合金元素也较少，不易产生缩松缺陷。
图1 产品尺寸结构Fig.1 Product structure表1 化学成分（质量分数，%）Tab.1 Chemical composition (mass fraction, %)元素 C Si Mn P原铁液 3.36 1.760.650.03孕育后 3.34 2.100.650.03元素 S Cr Cu原铁液0.080.260.23孕育后0.080.260.231.3 缩松缺陷产品在精加工之后可见密密麻麻的小孔洞分布在较大范围内（见图2a），从外观初步判断可能是缩松缺陷。
为进一步确定，采用扫描电镜观察，该缺陷在截面上具有一定的深度，缺陷部位较为疏松、不密实（见图2b），且能够清晰看到孔洞内部形状不规则（见图2c），明显可以见到相当发达的树枝状晶的末梢，是铸铁凝固过程中，因液态收缩和凝固收缩不均匀，在最后凝固的部位形成的典型缩松、缩孔缺陷特征[1]。
第2章 灰铸铁
第二章普通灰铸铁第一节铁－碳双重相图合金相图是分析合金金相组织的有用工具。
铸铁是以铁元素为基的含有碳、硅、锰、磷、硫等元素的多元铁合金，但其中对铸铁的金相组织起决定作用的主要是铁、碳和硅，所以，除根据铁－碳相图来分析铸铁的金相组织外，还必须研究铁－碳－硅三元合金的相图。
一、铁－碳相图的二重性从热力学的观点看，在一定的条件下，高温时的渗碳体能自动分解成为奥氏体和石墨，这表明渗碳体的自由能较高，亦即在这个条件下一定成分的铸铁以奥氏体和石墨的状态存在时具有较低的能量，是处于稳定平衡的状态，说明了奥氏体加渗碳体的组织，虽然亦是在某种条件下形成，在转变过程中也是平衡的，但不是最稳定的。
从结晶动力学（晶核的形成与长大过程）的观点来看，以含C 4.3% 的共晶成分液体在低于共晶温度的凝固为例：在液体中形成含C 6.67% 的渗碳体晶核要比形成含C 100% 的石墨核容易，而且渗碳体是间隙型的金属间化合物，并不要求铁原子从晶核中扩散出去。
因此，在某些条件下，奥氏体加石墨的共晶转变的进行还不如莱氏体共晶转变那样顺利。
至于共析转变，也可以从热力学、动力学两方面去分析而得到和上面相似的结论。
C相图只是介稳定的，Fe－C（石墨）由此可见，从热力学观点上看，Fe－Fe3C相图转变也是相图才是稳定的。
从动力学观点看，在一定条件下，按Fe－Fe3可能的，因此就出现了二重性。
二、铁－碳双重相图及其分析对铸铁合金长期使用与研究的结果，人们得到了如图2﹣1所示的铁碳合金C介稳定系相图与Fe－C（石墨）稳定系相图，分别以实双重相图，即Fe－Fe3线和虚线表示。
表2﹣1为图中各临界点的温度及含碳量。
图2-1 铁－碳相图G－石墨Fe3C－渗碳体表2﹣1 铁碳相图各临界点的温度、成分从这里看出，在稳定平衡的Fe－C相图中的共晶温度和共析温度都比介稳定平衡的高一些。
共晶温度高出6℃，共析温度高出9℃，这是容易理解的。
如图2﹣2的示意图所示，共晶成分的液体的自由能和共晶莱氏体(奥氏体加渗碳体)的自由能都是随着温度的上升而减低的，这二条曲线的交点就是共晶温度Tc。
合金熔炼学习知识重点情况总结
合金熔炼知识点总结1.铸造性能：流动性，充型能力，收缩性，偏析。
气体及夹杂物等2.合金的流动性与充型能力的区别1）充型能力是液态金属充满型腔获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力流动性是指液态铸造合金本身的流动能力。
2）流动性好的合金，其充型能力强3）流动性影响因素：合金的种类，化学成分及结晶特点3.收缩性：铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象称为收缩性。
1）收缩的三个阶段;液态收缩阶段，凝固收缩阶段，固态收缩阶段。
2）收缩方法：体收缩，线收缩3）影响收缩的因素：化学成分，浇注温度，铸件结构与铸型条件4）收缩对铸件质量的影响：产生缩松和缩孔[主要原因是液态收缩和凝固收缩]防治措施：调整化学成分，降低浇注温度和减少浇注速度，增加补缩能力，增加铸型激冷能力。
6.铸造应力：铸件在凝固冷却的过程中因温度的下降而产生收缩使铸件和长度发生变化，若这些变化受到阻碍便会在铸件中产生应力称为铸造应力。
1）铸造应力按其产生的原因可分为三种：热应力，固态相变应力，收缩应力2））铸造应力的防止和消除措施：采用同时凝固的原则提高铸型温度改善铸型和型芯的退让性进行去应力退火7.铸铁：铸铁是一系列主要由铁、碳和硅组成的合金的总称[铁，碳，硅，锰，磷，硫及其其他合金元素]1）铸铁中的碳以化合态渗碳体和游离态石墨形式存在2）.影响铸铁组织和性能的因素：a.碳和硅[铸铁中碳、硅含量均高时，析出的石墨就愈多、愈粗大]b.硫[强烈阻碍石墨化,增加热脆性，恶化铸铁铸造性能硫含量限制在0.1-0.15%以下]c.锰[弱阻碍石墨化，具有提高铸铁强度和硬度的作用锰含量控制在0.6~1.2%之间]d.磷[对铸铁的石墨化影响不显著。
含磷过高将增加铸铁的冷脆性磷含量限制在0.5%以下]8.铸铁分类：1）按碳存在形式分：白口铸铁，灰口铸铁，麻口铸铁2）按石墨存在形式分：灰铸铁，可锻铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁3）按化学成分分：普通铸铁，合金铸铁4）按性能分：耐热铸铁，耐磨铸铁，耐腐蚀铸铁9.灰铸铁（HT)：指碳主要以片状石墨形式出现的铸铁，断口呈灰色。
灰铸铁的组织与性能
第二节 灰铸铁
卧式车床中尺寸较大或形状复杂的床身、箱体等零件毛坯，只能采用铸造方法制造。
灰铸铁具有优良的铸造性能，力学 性能可以满足一般性零件的要求；价格 低廉，生产成本较低，并且具有钢质材 料所不具备的其他特殊性能，因此在实 际生产中应用比较广泛，是机械制造业 中使用最多的性能和石墨的数量、形状大小和分布情况。
由于石墨的存在，灰铸铁的强度、塑性和韧性远不如钢。但是，灰铸铁的抗压强度、硬度与相同基 体的钢接近，石墨的存在对其影响不大。
石墨使灰铸铁获得一些优异的性能，如良好的铸造性能和切削加工性能，较高的耐磨性、减振性和 较低的缺口敏感性。
二、灰铸铁的孕育处理和热处理 1. 孕育处理 经过孕育处理的铸铁称为孕育铸铁，不仅强度、塑性、韧性都比普通灰铸铁高，而且组织致密，
一、球墨铸铁的组织与性能 按基体组织不同，球墨铸铁又可分为铁素体球墨铸铁、铁素体—珠光体球墨铸铁和珠光体球墨铸铁三
种。
球墨铸铁显微组织 a）铁素体球墨铸铁（150×） b）铁素体—珠光体球墨铸铁（200 ×）
c）珠光体球墨铸铁（200×）
球墨铸铁的强度和塑性显著提高，已超过灰铸铁和可锻铸铁，接近钢。 球墨铸球铁墨同铸样铁具的有牌灰号铸是铁由的“某”些（优“良球性铁能”，两如字较汉好语的拼铸音造首性字能母、）减加振两性组、数减字摩组性成、，切两削组加数工字性分及别较表低 的缺口示敏最感低性抗等拉。强度和最低断后伸长率。
可锻铸铁的牌号及用途
二、蠕墨铸铁和合金铸铁 1. 蠕墨铸铁 蠕墨铸铁中的石墨以蠕虫状形态存在。它是在高碳、低硫、低磷的铁液中加入蠕化剂，经蠕化处 理后使石墨变为短蠕虫状的高强度铸铁。
2. 合金铸铁
灰铸铁孕育处理技术操作规程
衡水格林铸鑫科技有限责任公司灰铸铁孕育处理技术操作规程2006.06.28发布 2006.07.01实施目次1 范围 (1)2 主要设备参数 (1)3 工艺流程 (1)4 技术操作内容 (1)灰铸铁孕育处理技术操作规程1．范围本规程规定了灰铸铁孕育处理技术操作要求及异常情况处理等内容。
本规程适用于衡水格林铸鑫科技有限责任公司灰铸铁孕育处理技术操作。
2．主要设备参数2.1 转运铁水包容量750Kg，自带模具，耐火材料浇注包衬，燃气烘干。
2.2浇注铁水包容量250Kg，自带模具，耐火材料浇注包衬，燃气烘干。
3．工艺流程烘烤检查铁水包--转运包内加孕育剂—测温出铁水--扒渣挡渣--铁液倒包随流孕育—浇注4．技术操作内容4.1 中频炉铁水出炉温度一般控制范围在1470～1520℃，转运包内铁水温度控制范围在1420～1470℃，加入孕育剂前的铁水最低温度要大于1420℃。
如遇铸件工艺上对浇注温度有特别要求时，可根据规定适当调整炉温和倒包温度，以确保铁水温度满足浇注要求。
4.2 转运包内孕育4.2.1 孕育剂为75#硅铁，粒度为3～8mm，使用前加热烘干。
4.2.2 孕育剂加入量实际生产中有特殊要求的孕育剂加入量以铸造工艺卡的要求为准。
4.3 铁液随流孕育4.3.1 孕育剂为75#硅铁，粒度为0.15～0.6mm，使用前加热烘干。
4.3.2 孕育剂加入量4.3.3 孕育剂加入方式:倒包时用手工、孕育剂料斗把孕育剂均匀地随铁液流加入。
实际生产中有特殊要求的孕育剂加入量以铸造工艺卡的要求为准。
4.4 在确保浇注温度前提下，每包铁水应在8min内浇注完毕，以避免孕育衰退。
灰铸铁的孕育处理.
金属材料与热处理课程
灰铸铁的孕育处理
主讲教师：苗高蕾 西安航空职业技术学院
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
灰铸铁的孕育处理
孕育处理
为提高灰口铸铁的力学性能，生产中浇注前向铁液中 加入一定量的孕育剂。对灰铸铁进行孕育处理，以细化片 状石墨。 常用的孕育剂有硅铁和硅钙合金。
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
思考
孕育处理的目的是什么?
金属材料与热处理
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
孕育处理前
孕育处理后
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
小结
为提高灰口铸铁的力学性能，生产中浇注前向铁液中加入一 定量的孕育剂。对灰铸铁进行孕育处理，以细化片状石墨。
经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
灰铸铁的孕育处理
孕育处理
孕育铸铁的结晶过程几乎是在全部铁液中同时进行的， 可以避免铸铁边缘及薄壁处出现白口组织，使铸件各部位
截面上的组织和性能均匀一致。孕育铸铁的强度较高，塑
性和韧性有所提高，常用于力学性能要求较高、截面尺寸 变化较大的大型铸件。
金属材料与热处理 模块八 课题二 灰口铸铁
思与练习
1.灰铸铁与钢相比，其组织和性能有何特点？经过孕育处理后的灰铸铁性能有何 变化？ 2.灰铸铁有哪些优越性？ 3.生产中是采用什么方法来改善灰铸铁的力学性能的？ 4.试分析制造齿轮箱所采用的材料和热处理方法 5.在机械加工车间加工一批灰铸铁件时，发现在铸件的薄壁处加工不动。试分析 其原因，并提出解决办法。 6．解释灰铸铁牌号HT250的含义。
HT200 或HT250这种灰铸铁材料强度较高，刚度很好，不易产生形变，这是 高精度机床最主要的性能要求；笨重的铸铁材料及其高含量的石墨可以起到减震 的作用。另外，超大尺寸和复杂外形的零件，选择灰铸铁制造，造价低，加工更 容易。由于床身尺寸大、形状复杂，在冷却过程中会产生较大的内应力。为防止 铸件变形或开裂，应采用去应力退火的热处理方法消除其内应力。
机车床床身
案例分析
•由于床身用于支撑机床上的全部零件，主要承受较大的压应力。 机床在工作时转速很高，产生震动，所以要求床身应具有足够的强 度、刚度（不易变形，提高加工精度）和良好的减震性。另外，床 身的尺寸较大，形状复杂，还要求加工容易，造价低等。选择什么 材料能满足其要求呢？
必备知识
灰铸铁通常是指断口呈灰色，其中的碳主要以片状石墨形式存在的铸铁。在 铸铁的总生产量中，灰铸铁件占８０％以上。 一、灰口铸铁的成分和组织
因为化学成分将影响铸铁的石墨化程度，所以灰铸铁的成分应在一定的范围内， 一般为：WC为2.7%～3.6% 、WSi为1.0%～2.2％、 WS<０.１5％、 Wp <０.3 ％。其中碳、硅、锰是调节组织的元素，磷是控制使用的元素，硫是限制使用的 元素。
其组织是由钢的基体和在基体上分布的片状石墨组成。由于石墨化程度不同， 基体组织中的含碳量也不同；石墨化越充分，则基体中的含碳量也越低，这样便 形成了三种不同的基体组织的灰铸铁，即铁素体灰铸铁（Ｆ＋片状Ｇ）、珠光 体—铁素体灰铸铁（Ｐ＋Ｆ＋片状Ｇ）和珠光体灰铸铁（Ｐ＋片状Ｇ）。它们的 显微组织如图８—8所示。
灰铸铁孕育处理一些参数的选择
灰铸铁孕育处理一些参数的选择灰铸铁是一种常见的铸造材料，具有良好的机械性能和耐用性。
在灰铸铁的孕育处理过程中，参数的选择至关重要。
本文将介绍一些常用的参数，并提供一些建议，以帮助读者选择合适的处理参数。
首先是孕育剂的选择。
孕育剂用于改善灰铸铁的组织和性能，常见的孕育剂有硅、锆等。
在选择孕育剂时，需要考虑灰铸铁的具体应用场景和要求。
例如，在高温条件下使用的零部件中，可以选择具有良好耐热性能的孕育剂。
其次是孕育剂的添加量。
孕育剂的添加量直接影响灰铸铁的组织和性能。
通常情况下，孕育剂的添加量应根据灰铸铁的合金成分、铸造工艺和要求来确定。
一般来说，孕育剂的添加量应控制在合适的范围内，过少会导致孕育效果不明显，过多则会引起铸件的孔洞和缺陷。
第三是孕育温度的选择。
孕育温度也是影响孕育效果的重要因素之一。
孕育温度过高或过低都会影响灰铸铁的颗粒形态和尺寸分布。
一般来说，灰铸铁的孕育温度应根据具体情况进行确定。
较高的孕育温度可以提高灰铸铁的孕育效果，但也增加了能耗和生产成本。
最后是孕育时间的选择。
孕育时间是指灰铸铁保持在孕育温度下的时间。
适当的孕育时间可以保证孕育剂充分分解和分布，增加灰铸铁的致密性和强度。
一般来说，孕育时间应根据灰铸铁的厚度、形状和孕育剂的种类来确定。
综上所述，灰铸铁孕育处理中的参数选择是关键性的。
正确选择孕育剂、控制添加量、合理选择孕育温度和时间，可以有效改善灰铸铁的组织和性能，提高铸件质量。
在实际操作中，需要根据具体情况进行参数调整，并结合实验和工艺经验进行优化。
通过合理的参数选择，可以实现灰铸铁的优化孕育处理，提高产品质量和使用寿命。
江苏省南华职业高级中学金属工艺学教案：铸铁
④球墨铸铁：C以球状石墨形式存在，G球。
⑤蠕墨铸铁：蠕虫状
⑥麻口铸铁：部分以游离Fe3C，部分以石墨形式析出
二、灰铸铁
1、灰铸铁的性能：
2.影响铸铁组织和性能的因素（G＝石墨）
3.灰铸铁的孕育处理（变质处理）：变质剂：硅铁75％。
4、灰铸铁的牌号及其用途
5、灰铸铁的热处理
用途
六、合金铸铁
（1）抗磨铸铁
（2）耐热铸铁
（3）腐蚀铸铁
课堂教学安排
教学过程
主要教学内容及步骤
复习
5分钟
引入
10分钟
T:讲解
S:理解
10分钟
10分钟
1、低合金钢与合金钢的分类、性能和应用
2、低合金钢与合金钢的牌号
第六章 铸铁
铸铁是指一系列主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。
一、铸铁的种类
①白口铸铁：C以Fe3C形式存在。
思想目标：锻炼学生理论联系实际的能力
教学重点
铸铁的分类、组织、性能和应用
教学难点
铸铁的分类、组织、性能和应用
更新、补
充、删节
内容
课外作业
P83五2、5
教 学 后 记
授课主要内容或板书设计
第六章 铸铁
铸铁是指一系列主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。
一、铸铁的种类
①白口铸铁：C以Fe3C形式存在。
②灰口铸铁：C以片状石墨形式存在，G片。
课堂教学安排
教学过程
主要教学内容及步骤
5分钟
T:讲解
S:理解
5分钟
5分钟
5分钟
小结
5分钟
作业
四、蠕墨铸铁
灰铸铁的孕育处理
灰铸铁的孕育处理灰铸铁基本上是由铁、碳和硅组成的共晶型合金，其中，碳主要以石墨的形态存在。
生产优质铸件，控制铸铁凝固时形成的石墨的形态和基体金属组织是至关重要的。
孕育处理是生产工艺中最重要的环节之一。
良好的孕育处理可使灰铸铁具有符合要求的显微组织，从而保证铸件的力学性能和加工性能。
在液态铸铁中加入孕育剂，可以形成大量亚显微核心，促使共晶团在液相中生成。
接近共晶凝固温度时，生核处首先形成细小的石墨片，并由此成长为共晶团。
每一个共晶团的形成，都会向周围的液相释放少量的热，形成的共晶团越多，铸铁的凝固速率就越低。
凝固速率的降低，就有助于按铁－石墨稳定系统凝固，而且能得到A型石墨组织。
一．孕育处理的作用灰铸铁的力学性能在很大程度上取决于其显微组织。
未经孕育处理的灰铸铁，显微组织不稳定、力学性能低下、铸件的薄壁处易出现白口。
为保证铸件品质的一致性，孕育处理是必不可少的。
铸铁孕育处理所用的孕育剂，加入量很少，对铸铁的化学成分影响甚小，对其显微组织的影响却很大，因而能改善灰铸铁的力学性能，对其物理性能也有明显的影响。
良好的孕育处理有以下作用：◆消除或减轻白口倾向；◆避免出现过冷组织；◆减轻铸铁件的壁厚敏感性，使铸件薄、厚截面处显微组织的差别小，硬度差别也小；◆有利于共晶团生核，使共晶团数增多；◆使铸铁中石墨的形态主要是细小而且均匀分布的A型石墨，从而改善铸铁的力学性能。
孕育良好的铸铁流动性较好，铸件的收缩减少、加工性能改善、残留应力减少。
二．灰铸铁的显微组织灰铸铁的力学性能决定于其基体组织和片状石墨的分布状况。
灰铸铁的力学性能主要取决于其基体组织，为了得到高强度，希望基体组织以珠光体为主、尽量减少铁素体含量。
如果铁素体量过多，不仅导致铸铁的强度低，而且加工时会使刀具过热，显著降低刀具的寿命。
与球墨铸铁不同，对灰铸铁不可能有延性和韧性的要求，只要求其强度，所以一般都以珠光体含量高为好。
灰铸铁中的石墨片，有切割金属基体、破坏其连续性、使其强度降低的作用。
灰铁硬度提高方法
灰铁硬度提高方法
1、炉料配比
为了提高灰铸铁件的硬度，采用生铁+废钢+炉料+渗碳剂的方法，通过渗碳剂中的氮气改变石墨的形状和长度。
2、化学成分控制
（1）许多冶炼公司认为硫有害，铁水中硫含量越低越好，事实上，情况并非如此，灰铸铁件应考虑“碳化硅”和“锰硫比”。
即Mn=1.71S+（0.2～0.5）。
（2）对于低合金化，应添加一种或两种合金元素。
添加时应考虑含碳量，不要盲目追求硬度；
3、铁水过热
对于灰铸铁件，在一定范围内提高铁水温度可以细化石墨，致密基体组织，提高铸铁的抗拉强度和布氏硬度。
铁水过热温度宜控制在1500～1530℃，过热时间宜控制在10min以内。
4、孕育剂和孕育方法
灰铸铁的孕育处理通常是在出炉后向铁水中缓慢加入孕育剂（常用的75硅铁）。
孕育处理后，灰铸铁的硬度趋于均匀，改善了灰铸铁的机械加工性能，提高了灰铸铁的强度。