关于球墨铸铁的培训资料

培训资料球墨铸铁的化学成分一．碳1．对铸造性能和球化效果的影响含碳量增高，石墨球数增多，石墨球数多，球径尺寸小，圆整度增加。

可以减少缩孔体积和缩松的面积，使铸件致密。

碳的含量在4.0-4.3%时,缩松倾向最小。

含碳量过高，降低缩松的作用不明显，反而出现石墨漂浮。

含碳量高，保证球化的残余镁量要增多。

2．对力学性能的影响含碳量对力学性能的影响主要通过对基体的影响起作用。

增加含碳量可以减少游离渗碳体，接近3%时，渗碳体消失；超过时出现铁素体。

硬度下降，断后伸长率上升，质量分数接近3%时，出现最高的抗拉强度。

对于球墨铸铁，碳一般为：3.5-3.8。

（对于高牌号球铁，碳取中、下限，硅走上限）但在生产中需加入较多的硅，因此必须考虑碳当量的影响。

3．碳当量碳当量对流动性的影响很大，提高碳当量流动性增加。

碳当量在4.6-4.8%时流动性最好，有利于成形、补缩，碳当量继续增加，流动性反而下降。

碳当量在4.2%时缩孔体积最大,继续增加缩孔体积反而减少;碳当量在4.8%时,缩松倾向最小,大于或小于该值,缩松倾向均增加。

因此，把碳当量控制在4.2-4.8%之间，缩孔小，缩松少，可以获得健全铸件。

二．硅1．对基体组织的影响促进石墨化元素，随含硅量增高,珠光体量减少。

由于硅的孕育作用，使珠光体和铁素体的比例改变。

硅在球墨铸铁中使铁素体增加的作用比灰铸铁要大。

2．对力学性能的影响硅能提高抗拉强度、屈服强度和硬度，同时也使塑性指标降低，冲击韧性明显下降，超过3%时，急剧下降，并使脆性转变温度升高。

三．锰1．对基体组织的影响少量的锰可以作为合金元素，形成碳化物和珠光体。

但锰使白口倾向增加，因此要把含锰量保持在最低水平。

特别是厚大铸件，锰是正偏析倾向特别大的元素，其边缘和中心的含量能相差一个数量级，极易形成“反白口”，对力学性能极为有害。

锰是强烈稳定奥氏体的元素，同时对稳定珠光体的作用也很明显。

但因弊大于利还是应把锰控制在较低的范围。

锰能提高抗拉强度、屈服强度和硬度，但使塑性指标降低显著，锰的强化作用同微量元素相比要微弱的多，故不能把它作为强化元素。

四．磷1．对基体组织的影响磷很容易偏析，当质量分数接近0.1%时，就会出现体积分数2%的磷共晶，磷共晶熔点很低，最后在共晶团边界呈多角状分布，急剧恶化力学性能。

2．对力学性能的影响磷使塑性和冲击韧性明显下降，显著提高脆性转变温度，容易出现缩松，具有明显的冷脆现象，容易冷裂。

因在铸铁中不可脱磷，而且采取强化孕育和热处理只能减轻但不能消除磷的有害作用，故必须采用低磷生铁。

五．硫1．对基体组织的影响硫是反球化元素，属于有害杂质。

硫首先和稀土元素起作用，其中一部分与镁、锰起作用。

因此，加入的稀土和镁其中相当部分与硫化合，剩下的才能起球化作用。

硫化物残留在铸件中，破坏基体的强度或形成渣孔和皮下气孔。

同时，硫化物上升至金属液表面时硫会被还原而重新回到金属液内形成新的硫化物，消耗更多的稀土和镁。

因此，球化处理后熔渣一定要扒净。

2．对球化效果的影响硫是反球化元素，它的数量对球化效果影响很大。

含硫量决定球化剂的加入量，原铁水含硫0.02%-0.03%时，球化剂的加入量为0.8%-1.0%,当硫降至0.02%以下时，球化剂的加入量为0.6%-0.8%。

球化剂的加入量还与壁厚、球化处理温度、球化剂的组成亦即球化处理工艺有关。

稀土残留量与原铁水含硫量的关系0.025-0.040.04-0.060.06-0.1原铁水含硫＜0.02量%0.2-0.30.03-0.0350.035-0.0450.04-0.05稀土残留量%球化剂的加入量与原铁水含硫量的关系(球化剂成分%:Mg8-10\Re8-12\Si58-34)原铁水含0.11-0.10.1-0.0850.085-0.070.07-0.060.06-0.050.05-0.040.04-0.03硫量%1.6-1.81.5-1.71.4-1.61.3-1.51.2-1.6球化剂加1.8-2.01.7-1.9入量%3．降低原铁水含硫量（1）采用低硫的炉料；（2）出炉温度超过1450℃；（4）采用炉外脱硫（具体方法：在包底球化剂的对面加入1%的复合脱硫剂，作到先脱硫后球化）。

合金元素一．铜1．铜对石墨形状的影响加入铜可改善石墨球的形状和增加石墨球的数量，这种作用在厚大断面铸件中特别突出。

但，铜中含有许多种干扰元素（电解铜中含Pd0.018%）会使石墨球有明显的畸变。

铜的加入量一般为0.5%-1.5%，多数小于1%。

2．对基体组织的影响（1）促进石墨化，减少或消除游离滲碳体；（2）促进珠光体的形成，减少或完全抑制铁素体的形成；（3）提高淬透性，改善铸件断面组织与性能的均匀性；（4）对基体固溶强化、沉淀硬化，不形成游离渗碳体，不与碳形成碳化物；（5）呈负偏析，富集在共晶团内部。

3．对力学性能的影响随含铜量增加，强度和硬度均相应增加。

但延伸率对于珠光体基体的球铁变化不大而铁素体基体的球铁明显下降。

脆性转变温度升高，冲击韧性下降。

二．钼1．对基体组织的影响钼是形成碳化物较弱的元素，它对石墨形态没有影响，加钼可使共晶团细化，改善淬透性。

2．对力学性能的影响提高强度的作用比锰、铜明显得多，但断后伸长率和冲击韧性降低。

对于珠光体球铁能改善屈服比。

钼可以防止回火脆性。

三．镍1．对基体组织的影响镍可无限溶解于铁，具有排碳作用，不与碳形成碳化物。

作为石墨化元素可使白口倾向降低，但能力只有硅的。

镍对石墨形态和共晶团数量没有影响。

镍是稳定奥氏体元素作用比铜强烈，加入少量的镍就能抑制铁素体。

减少断面敏感性。

细化珠光体，并使珠光体数量增多。

2．对力学性能的影响提高强度和冲击韧性，特别是和钼结合使用效果更明显。

强化铁素体，降低脆性转变温度，含镍的球铁在低温时具有更高的冲击韧性。

含镍量增加，硬度增加，与钒复合作用更为明显。

1．对基体组织的影响铬可无限溶解于铁，铬和碳的亲合力比碳和铁的大的多。

铬可使共析转变温度提高。

铬的碳化物呈网状偏析在共晶团边界且十分稳定，热处理不能消除，故一般控制在0.05%以下。

加铬可得到类似于完全珠光体的莱氏体与铁素体牛眼组织。

加铬可使珠光体粒状化，须在680-750℃保温后空冷。

加铬可改善淬透性。

2．对力学性能的影响改善淬透性。

含铬较少时不会增加脆性，但若同时含微量的锡（0.07%）就会增大脆性。

加铬可使珠光体中的滲碳体稳定，故采用退火可得到粒状珠光体，在强度不变，硬度有所下降，但断后伸长率和冲击韧性均有增加，达到强度和塑性的良好配合。

五．钒1．对基体组织的影响是强烈的反石墨化元素。

当含钒0.5%以下时，对球状石墨没有影响。

当含钒0.5%时，可使珠光体的体积分数由5%增加至40%，当含钒0.3%时就会出现游离滲碳体和钒的碳化物，其数量随含钒量增加而增加2．对力学性能的影响当含钒0.5%以下时，抗拉强度和屈服强度随含钒量增加呈直线上升。

但断后伸长率其数量随含钒量增加而下降，硬度则升高。

当含钒超过0.3%时就会出现游离滲碳体，因而使硬度急剧升高和断后伸长率急剧下降，但通过强化孕育和提高含硅量可使钒超过0.3%时也不会出现游离滲碳体。

冲击韧性随随含钒量增加而下降明显。

钒使脆性转变温度升高。

钒用于制作厚大断面铸件时不会出现游离滲碳体，具有很高的断后伸长率、抗拉强度和屈服强度。

微量元素一．微量干扰球化元素共同特点：它们各自的质量分数只有万分之几到十万分之几就会起破坏作用，得到的将是片状或畸变石墨。

这种干扰作用与铁液中的含镁量、冷却速度有关；且各单个元素的干扰作用可以叠加。

关系式如下：SB=4.4Ti+2.0As+2.3Sn+5.0Sb+290Pb+370Bi+1.6AlSB-球化指数，如果SB＞1，就会出现畸变石墨。

可把干扰球化元素分为3类，（1）消耗镁型：Te、Se、S；（2）晶界偏析型：Sb、Sn、As、Ti；（3）混合型：Pb、Bi。

添加稀土元素可以抑制微量干扰球化元素的反球化作用，要达到85%的球化率（含Pb0.001-0.005%），必须使残余镁为0.06%，鈰达到0.005%。

二．微量合金化元素把微量的干扰球化元素和稀土添加球铁（特别是厚大断面铸件）中可以取得良好1．锑：加入0.002-0.01%就会使石墨圆整度提高，石墨球数量增加，特别是厚大断面铸件，加入0.005%经孕育处理后，石墨球数量可增加1倍。

锑可使珠光体的数量增加。

一般加入量0.006-0.01%，残余稀土0.01-0.03%。

2．铋：加入≤0.01%的铋和稀土复合添加，可以抑制白口，增加铁素体，减少磷共晶，细化石墨，石墨球数量比不加铋增加6倍。

适用于铸态薄壁铁素体球铁和含P量高的球铁。

3．钛：在球铁中即使有少量的钛，就会形成畸变石墨。

当钛＞0.1%时，由于石墨畸变，断后伸长率和冲击韧性降低，同时，抗拉强度和屈服极限也急剧下降。

（钛干扰球化的原理：钛有很强的还原能力，可把铁液中的锑、铋、铅等微量元素还原出来，从而破坏石墨的球化。

4．铅：强烈干扰球化的元素，0.01%的铅就会使石墨严重畸变。

但在厚大断面铸件中，加入微量的铅（十万分之几）和稀土，可以改善石墨畸变。

5．xx：与锑相似，加入0.06-0.1%就会使珠光体数量xx。

6．碲：与硫相似，使球化所需的镁量减少，使石墨畸变。

但在厚大断面铸件特别是轧辊生产中加入微量的碲，可以改善和防止石墨畸变。

7．钡：加入适量的钡，能提高球化率，石墨球数量增加，抑制白口，有良好的抗衰退能力，适用于铸态铁素体球铁。

8．铝：加入适量的铝，可促进石墨化，增加铁素体量，有很强的脱氧能力。

但增加形成针孔、气孔的倾向。

球化处理一．球化剂1．球化剂的种类镁系球化剂：对处理前的含硫量可以放宽，在亚共晶或过共晶成分的铁液均能取得良好的球化效果。

但，抗干扰能力差，形成夹渣、缩松和皮下气孔等的倾向大。

注意事项：MgO的含量≤1%，含量多球化衰退快，块度均匀，含Ti0.5-1%，断口发亮，发暗说明氧化严重。

稀土系球化剂：脱氧、硫能力比镁强，但，一般不单独使用，而是和镁复合使用。

钙系球化剂：对硅、锰敏感性较小，白口倾向小，易得到铁素体基体的球铁，壁厚＞15mm时，可不进行孕育处理。

但球化能力弱，渣子多，单独使用加入量大，易出现片状或类似片状石墨。

2．球化剂的作用：稀土开道脱氧、脱硫，最后镁球化。

3．球化剂的选用：没有最好，只有最适用。

4．球化处理方法：冲入法：应用最广泛的方法。

要求处理温度不小于1450℃，硫的质量分数≤0.01%。

动条件差。

球化剂的加入量取决于原铁水中的含硫量、球化剂中的含镁量、铁水的纯净度、铁水的处理温度和工艺措施等。

一般加入量为铁水重量的1.0-1.6%。

喂丝法：在铸管上应用成熟，其余不成熟。

主要是包底总有一部分铁水得不到球化。