铸态高强度高韧性球墨铸铁的生产技术

随着 对合金 强 化基体 组织 认识 的加 深 ，以及 当前 市场 对铸 件供 货周 期 的缩短 ，不 经热 处理 ，减 少 中问 环 节 ，生 产铸 态珠 光体 球墨 铸铁 件 已是很 多铸 造企业 优先 考虑 的生 产工 艺 。我 公 司生产 的 Ｑ ５ ０１ 材质球 Ｔ ９ ０ 墨铸 铁 ，用 于汽车 零配 件 的若干 中小 铸件 。生 产 中利 用 合金成 分及 工艺 控制 ，不 进行 后续 热处 理而 直接 生 产 获得 铸 态珠 光体 球 墨铸铁 ，铸 态 珠光 体 达７ ％ ，生 ０ 产效 率高 ，工 艺方 法简 单 ，便 于操 作 。性能 检测 表 明 其力学性 能及加工性 能可稳 定达到产 品质量技 术要求 。 根据 本公 司对生产 实践 的体 会 和总结 ，本 文主要 介 绍 Ｑ ５ ０ １球 墨铸铁 材质 生产 中成 分控 制及处 理 工艺要 Ｔ ９ ．０ 点 ，以供 同行在生产实 践 中参考 。
控制在２ ％－ ． ． ２ ％，而为 了在保证抗 拉强度达￣ ５ ０ ａ ０ ５ Ｊ９ ＭＰ
的基 础上 ，伸 长率达 到 １％，必 须适 当提高 孕 育效果 ， ０
增 加并 细化石 墨球 。综合 考虑 ，实 际生产 中将 硅 含量
控制在 ２ ％～ ．％【 ． ２７ ” ５ 。
（）锰 ３
（） 铜 和锡 在 共 晶转 变 时 ，铜＋ 促 进石 墨 化 ， ７ 锡
可减 少 或消 除游 离渗 碳体 的形成 ；共 析 阶段促 进并 细 化珠 光体 ，强 化基 体 组织 ，提高基 体力 学 性能 。铸 态 球墨 铸铁 生 产 中 ，以适量 的铜 进行 合 金化 是控 制珠 光 体数 量 的 有效 措 施 之一 ，考虑 Ｏ ５０ １材质 的力 学 Ｔ ９— ０ 性能对 基 体 的要求 ，将 铜量 控 制在 小 于０ ％范 围 ；有 ． ４
高 、消耗 球化 剂越 多 ，因此铁 液含硫 量高 是造成 球 化 元 素残 留量少 而导 致球化 不 良的主要 原 因 ；另 外 ，含 硫 量 高还 容易 产生 夹 渣 、皮 下 气孔 、热 裂纹 等缺 陷 。 故硫含 量控制为＜ ． ％。 ０３ ０ （）磷 ５ 磷 在球 铁 中溶 解度 很低 ，当磷 超过 某 一
３２ 球化 处理 ．
本公 司采 用通 用 的堤坝 式 冲人法 球化 处理 ，凹坑 深度 为 １０ ２ ０ ０ ～ ０ ｍｍ。球化前 利用 球铁铁 屑和孕 育剂 覆
抗 球 化 干 扰 元 素 的 作 用 。将 它 们 控 制 在 如 下 范 围 ：
００３ ％－００５ Ｍ ｇ残、 ００３ ％ －００ ％ ＲＥ残。 ． ０ ． ％ ． ０ ．５
Ｏ２ ０３ Ｃ 和 ０ ２ ０ ３ Ｓ 可 以使 铸 态球 墨铸 铁 的珠 光 体 达 到７ ％。选 择 合 适 的球 化 剂和 孕 育 剂 ，控 制 处 理 工 艺 以 ． ％～ ＿ ％ ｕ ． ％～ ． ％ ｎ ０ ０ ０ 强 化球 化和 孕 育效 果 ，使 产 品不 经 热处 理 能 达 ．ＱＴ ９ 一０ ￣ ５ ０ｌ 的要 求 。 Ｏ
为＜ ． ０５ ％。
（）硫 ４
硫与镁 、稀 土 亲 和力很 强 ，消耗铁 液 中
的球化 元 素 ，形成 Ｍｇ 、Ｒ Ｓ ，降低 球 化 率 ；硫 越 Ｓ Ｅ渣
１ 化 学成 分 的选 择
（） 碳 １ 碳 能够促 进镁 的吸 收 ，改善 球 化 、提 高 石 墨球 的 圆整度 ；提高 铁液 的流 动性 ，减少 铸件 的缩
ｍａ ｅ ｉＩ ｔｒ ａ ＱＴ５ ０ １ ｒ ｅ ｅ ａｉｅ ． ｈ ａ ｉ ｏ ｐ ｒ ｐ ｉｔ ｅ ｉｎｏ ｈ ｍｉａ ｏ ｐ ｓｔ ｎ ． ９ ． ｗｅ ｅ ｇ ｎ ｒ ｌ ｄ Ｏｎ ｔ ｅ ｂ ｓｓ ｆ ｐ ｏ ｒ ｅ ｄ ｓｇ ｆｃ ｅ ｃ Ｉ ｍ ｏ ｉｏ ｓ ０ ｚ ａ ａ ｃ ｉ ｔ ｅ ｐ ａ ｌｅ ｆ ｒ ｄ ｉ ｓ ｃ ｓ ｕ ｔｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｃ ０ ｂ ｄ ｉｇ ０２ ． ． ％ Ｃｕ ａ ｄ ０ ０ ％ ． ． ｈ ｅ ｒｔ ｏ ｍｅ ｎ ａ — ａ ｔｄ ｃｉ ｒ ｓ ｃ ｎ ｒ ａ ｈ ７ ％ ｙ ａ ｄｎ ．％ ０ ３ ｉ ｌ ｏ ｎ ．２ ０ ０ ％ Ｓｎ Ｔｈ ｒ ｄ ｃ ａ ｅ ｈ ｅ ｕｒ ｍｅ ｔ ｆＱＴ５ ０ １ ｔｏ ｔｈ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔｂ ｈ ｏ ｉｇ ３ ． ｅ ｐ ｏ ｕ ｔｃ ｎ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｑ ｉ ｔ ｅ ｎｓｏ ９ — ｗｉ ｕ ｅ ｔｔｅ ｔ ｎ ｙ ｃ ｏ ｓｎ ０ ｈ
关键 词 ：铸态 Ｑ ５０１；珠光体 ；化 学成分 ；球化处 理 ；孕育处理 Ｔ ９．０
中 图分 类 号 ：Ｔ ５ 文献标 识码 ：Ｂ 文章 编号 ：１０ — ９ ７ （０ ０ — ７ ８ ０ Ｇ２ ５ ０ １４ ７ ２ １） ８ ０ ８ — ３ １
Ｐｒ ｄ ｃ ｉｎＴｅ ｈ ｏｏ ｙｏ － ｓ ｇ ｒ ｎ ｔ ｎ ｏ ｕ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｆ ｏ Ａｓ－ Ｃａ ｔＨｉｈＳｔ ｇ ｈａ ｄ ｅ
限的微量 合 金元 素锡 可 以使 石墨 球 圆整度 提高 ，增 加
球化 反应 。 由于 电炉熔 炼 的铁液 纯度 高 、渣相 少 ，铁 液容 易氧 化 ，因此 球化 反应 结束 后 ，要 立 即加 集渣 剂 覆盖 ，及 时转 包孕 育 。球 化 、孕 育处 理后 的铁 液应 该 尽可 能快 的浇注 完毕 ，避 免球化 衰退和温 度降低 过多 ，
ａ ｐ ｏ ｒ ｔ ｎ ｄ ｌ ｅ ａ ｄ ｎ ｃ ｌ ｎ ， ａ ｄ ｏ ｔｏ ｌ ｇ ｈ ｈ ａ ｔ ａ ｍｅ ｔ ｏ ｓ ｒ ｎ ｔ ｅ ｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｐ ｉ ｅ ｏ ｕ ｉ ｒ ｎ ｊｏ ｕａ ｔ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｎ ｔ ｅ ｅ ｔ ｒ ｔ ｎ ｆ ｒ ｔｅ ｇ ｈ ｎ ｎ ｔ ｅ ａ ｚ ｉ ｅ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｏ ｔｏｌ ｇ ｐ ｉｔ ｏ ｐ ｏ ｕ ｅ ｈｇ ｔｅ ｇ ｈ ａ ｄ ｈｇ ｏ ｇ ｎ ｓ ｓ ｃ ｓ ｕ ｔｅ ； ｎ ｓｒ ｃ ： ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｎｓ ｔ ｒ ｄ ｃ ｉｈ ｓｒ ｎ ｔ ｎ ｉｈ ｔ ｕ ｈ ｅ ｓ ａ ． ａ ｔｄ ｃｉ ｒ ｉ ｎ ｌ ｏ
中均匀 ，是 产 品质量 和性 能 稳定 的基 础 ，考虑 到 两种 合金 在熔 炼 过程 中不烧损 ，在熔 炼前 期 以合金 形式 加 人 到炉底 熔炼 ，可 以确保 合金 在整 炉 铁液 中的浓度 最 大 限度 的均 匀 【 ３ ＿ 铁 液化 学 成分 控 制 原 则 ：在 控 制 。原
ｓ ｈ ｒ ｄｚ ｔ ｎ ａ ｄ ｉｏ ｕａ ｉｎ． ｐ ｅ ｏｉｉａｉ ｎ ｃ ｌｔ ｏ ｎ ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ：ａ ． ａ ｔ ５ ０ １ ： ｅ ｒｔ ； ｈ ｍｉａ ｏ ｏ ｉｏ ； ｐ ｅ ｏｄｚ ｔ ｎ ｉｏ ｕａ ｉｎ ｙＷＯ ｄ ｓ ｃ ｓ ＱＴ ９ — ｐ ａ ｌｅ ｃ ｅ ｃ Ｉ ｍｐ ｓｔ ｎ ｓ ｈ ｒ ｉｉａ ｉ ；ｎ ｃ ｌｔ ０ ｉ ｃ ｉ ｏ ｏ
松缺 陷和缩 凹倾 向 ；能够促进 石 墨化 ，减小 白口倾 向 ；
但是 ，过 高 的碳又 容易产 生 石墨 漂浮 ，使铸 件综 合性 能降低 。因此将碳控制 在３５ ３ ％。 ．％一 ． ７
含 量时 ，易偏 析 于共 晶团边界形 成磷 共 晶 ，降 低铸 件
的塑性 、韧性 和强度 ，并 且使铸 件产 生冷 裂 。因此 磷 含量控 制为＜ ． ％。 ００ ６
锰是 稳定 珠 光体 的元 素 ，可 以提高 球 墨
铸 铁 的强度 和硬度 。但锰 降低 塑性 和韧性 ，且 易产 生 偏 析 ，锰量过 多 ，易在共 晶团边界形 成化 合 物 ，降 低 铸 件 的力学性 能 ，对厚大 铸件 更为 严重 。因此 我公 司 不 采用锰 作 为铸 态 形成珠 光体 的元 素 ，将 锰 含量控 制
可 以有 效保证铸 件在铸态 时珠光体 达到７％以上 。 ０
２ 铁 液的熔 炼
生产 中采 用３ｔ 中频感 应 电炉 熔炼 工艺 ，使 用尽 可
０５ ． ％的孕 育剂 ，孕 育剂 粒度３ ８Ｔ ～ ｉ １ｍ，待 冲入 铁液 进行 球化 处理 时 ，同时发 生孕育 作用 。在 浇注 前将 铁液 从 球 化包 转入 浇注 包 时 ，在 铁液 表 面 加入 ０ ％～ ． ． ０３ ２ ％的 粒度 为２ ５ ｍｍ的孕育剂 进行二 次孕育 ，可 以有效 防止
盖球 化剂 ，由此 可提 高镁 的 回收率 １％～ ０ ５ ２ ％，加入 量
根 据 铁 液 温 度 决 定 ，一 般 为 铁 液 重 量 的 １ ％一 ． ， ． １％ １ ５ 球化 反应 时 间一 般 为 １０ １０Ｓ ０ ～ ２ ，球化 时铁 液应 避免 直 接 冲到球 化剂 上 ，球化 方式应是 铁液 大约 到 １ 时 开始 ／ ３
铸
造
Ａｕ ． ０１ ｇ２ １
ＶＯ ． Ｏ ＮＯ ８ １ ６ ．
Ｆ ＮＤＲ ＯＵ Ｙ
铸态高强度高韧性球墨铸铁 的生产技术
丁陈 民 ，李 永红 ，刘 红
（ 安徽神剑科技Leabharlann Baidu股份有 限公 司，安徽合肥 ２０ ２ ） ３０２
摘 要 ：简要总结了生产铸态高强度高韧性球墨￣＠Ｑ ５０１材质的控制要点。在合理设计化学成分的基础上，加入 Ｔ ９． ０
方 式 。采 用 冲 人 法 球 化 时 在球 化 剂 表 面 加 入 ０ ％～ ． ４
石墨球 数量 ，加 ０ ３ ． ％左右 的锡 ，可使 基体组 织 中的珠 ０
光体 数量 明显增 加 阁 。因此 ，在较 高 ｓ含 量 的情 况 下 ， ｉ 合金化 的合 理设计为 ：０２ ０ ％ Ｃ ＋ ． ％～ ． ％ Ｓ ， ． ％～ ． ３ ｕ ０ ２ ０ ３ ｎ ０ ０
能纯净 的生铁 ，生 铁 中Ｐ 、干 扰球 化元 素及 各类 合 、Ｓ
金元 素要 尽 可能 低 ，回炉 铁及 废 钢应尽 可 能干 净 ，无
砂 、铁 锈等杂物 ，以满 足对微 量杂质 的控制 要求 。铜 、
锡是 产 品性 能是 否能 达到 要求 的关 键 ，在 不利 用特 殊
专用 球 化剂 、孕 育剂 的情 况 下 ，如何 确保 合金 在 铁液
影 响产 品质量 。一 般根 据铸 件 大小来 确定 等待 浇注 的 时 间 ，小 件不超过 ６ ｎ ，较大件 不超过 １ ｉ。 ｍｉ ５ｒ ｎ ａ ３３ 孕 育处理 ． 孕育 剂 选 用常 用 的７ Ｆ Ｓ，为 提 高孕 育 效果 ，并 ５ｅｉ 合理 控制 终硅 量 ，根据 生产 条件 ，采 用二 次孕育 处 理
铸 造
丁陈民 铸态高强度高韧性球墨铸铁的生 等： 产技术
（）镁 和稀 土 ６
铁 液 中有 一定 的镁 和稀 土元 素 的
超标 的球 化剂应小 于５ ％。
残 留量 才能 保证 石 墨成 球 。在稀 土镁 球铁 中 ，镁起 主
要球化 作用 ，稀 土起辅 助球化 作用 ，并起 到净化铁 液 、
Ｔ ｕ ｈ ｅ ｓ Ｄｕ ｔｅ Ｉ ｎ ｏ ｇ ｎ ｓ ｃｉ ｏ ｌ ｒ
ＤＩ ＮＧ ｅ — ｉ， Ｉ ｎ — ｏ ｇ ＬＵ ｎ Ｃｈ ｎ ｒ ｎ Ｌ ａ Ｙｏ ｇ ｈ ｎ ， Ｉ Ｈｏ ｇ
（ｎ ｕ Ｓ ｅ ｊ ｎＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏ， ｔ．Ｈ ｆｉ ３ ０ ２ Ａ ｈ ｉ ｉ ） Ａ ｈ ｉ ｈ ｎｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙＣ Ｌｄ， ｅｅ ０ ２ ， ｎ ｕ， ｎ ａ ２ Ｃｈ ａ
（）硅 ２
铸态珠光体球 墨铸铁 的生产 中 ，通常将 ｓ ｉ
收稿 日期 ：２ １一 ３ ０ 收到初稿 ，２ １ － ５ ２ 收到修订稿。 ０ １Ｏ— １ ０ｌ０—９
作者简 介：丁陈民 （ ７ － ，男，丁 程师 ，主要从事铸造工艺设 计 作 。Ｅｍａ ：７ ６２ ０ ５ ｑ ｏ １ ７） ９ 亡 － ｉ ３ １ １ １＠ｑ ． ｍ ｌ ｃ