球墨铸铁石墨开花问题的分析与防止.doc

球墨铸铁石墨开花问题的分析与防止 2008-02-14??来源：中国金属加工在线()??浏览次数：755 添加收藏 发给好友 ??? 【摘要】 球墨铸铁( QT450 —12A) 在大批量生产过程中，由于铁液的碳当量较高，金相组织中石墨开花成为导致其力学性能差异的主要因素。本文对石墨开花进行了原因分析，并提出了一定的防止措施。 ??? 在生产过程中，高强度、高伸长率的铁素体基球墨铸铁( 如QT450 —12A)，常有少量铸件力学性能( 如抗拉强度和伸长率) 达不到技术要求。为了提高产品的合格率，减少质量隐患，我们对铸件质量进行了统计分析与研究，找出了造成产品质量异常的原因，并采取了有效的预防措施。 ??? 一、基本生产工艺及产品质量统计 ??? 1. 生产条件 ??? ( 1) 熔化设备 两台3t 工频炉。??? ( 2) 原料 生铁、废钢、回炉料。??? ( 3) 炉内铁液成分 wC = 3. 85 % ～3. 95 % 、wSi ≤1. 6 % 、wMn ≤0. 20 % 、wP ≤0. 06 % 、wS ≤0. 03 %。 ??? 2. 数据分析 表1 为我们对一段时期的产品质量统计分析。从表中可以看出，造成产品力学性能不合格的主要原因是金相组织石墨开花，约占总数的4. 51 % ( 占废品总数的92. 1 %)，且主要为每炉的首/ 尾包处理的铁液。开花状石墨在有外力作用时会引起应力集中，从而使力学性能降低。 2008-02-14??来源：中国金属加工在线()??浏览次数：937 添加收藏 发给好友 ??? ( 2) 当前炉次的首包 工频炉的搅拌虽然较均匀，但在炉内铁液的上层因感应圈的搅动力较差，从而导致上层铁液含碳量较高，因此，首包铁液在球化处理过程中碳易积聚而导致石墨长大，进而破裂引起石墨开花。 ??? (?3) 当前炉次的首包铁液球化温度较高 过高的球化处理温度可能引起两种球化结果：球化剂烧损过多导致球化不良，金相组织出现片状和蠕虫状石墨。 由于石墨生长过快但又不稳定，导致石墨破裂，出现石墨开花。 ??? ( 4) 当前炉次的出炉温度较低过低的出炉温度将导致球化剂的吸收率较高，过高稀土镁使石墨生长过快，大的石墨破裂引起石墨开花。 ??? 3. 工艺措施 ??? 根据上述观点，在铁液碳当量不变的情况下，要解决开花状石墨球必须从以下几个方面采取工艺措施。 ??? ( 1) 减少原料中碳的遗传 由于熔化铁液时常需加入一定量的增碳剂，以保证铁液出炉时的碳含量要求。因此，一方面，当铁液中碳的含量低于工艺要求时，实际生产过程中采取增碳处理后应将炉内铁液温度提高到1560 ～1580 ，并过热10 ～15min，使未熔的大石墨充分熔解为均匀的小颗粒石墨，以保证球化良好；另一方面，配料时铁液中的碳最好一次性配到工艺要求的范围内，这就要求配料人员必须准确估算炉内剩余铁液量和使用的回炉料的化学成分，这会使生产节奏好，并降低生产成本。 ??? ( 2) 避免球化处理时过早出现大的石墨球 降低球化处理时铁液的碳当量( CE) ，使CE≤4. 55 % ，适当减少一次孕育量，防止铁液过早出现较大的石墨球。 ??? ( 3) 降低高温铁液的热混流现象 球化处理时，铁液温度应控制在1540 ～1560 ℃，浇注温度应控制在1400 ～1440 。从球化处理到浇注完毕的时间应控制在10min 内，减少石墨球在液态条件下的生长时间。 ??? ( 4) 降低碳的活度和增强奥氏体的强度( 合金处理、减少石墨球数和细化石墨球) 相关资料表明，废钢有促进生成白口铁的现象。配料时加入的废钢越多，球化处理时石墨的析出能力越低，形成的石墨球数越少且细小。炉前碳的含量高时加废钢降碳，从未发现石墨开花现象可说明这一点。锰固溶于奥氏体中，会降低碳的活度，使碳通过奥氏体边界析出的速度降低。而实际生产中，加入大量废钢是不可能的，因为废钢加入越多，原铁液的含碳量越低，需大量增碳，不但增加工作量且浪费原料和能源，而适当控制锰的含量既方便又经济。实际生产中，当碳高且硫和锰低时，对首包处理的铁液应采取将wMn 控制在0. 20 % ～0. 25% 的工艺措施。 ??? ( 5) 准确把握球化处理和倒包时铁液量 这就要求生产人员经验( 凭视觉估算铁液量) 丰富。在实际生产中，相当一部分金相组织石墨开花的不合格件就是由于球化处理时铁液量太少，以及倒包后铁液分配不均引起碳当量过高所造成的。 ??? ( 6) 准确控制出炉温度和浇注温度 出炉温度过高或过低均会影响球化处理时铁液对稀土镁的稳定吸收，造成球化效果波动，也影响后期的孕育效果。浇注温度的高低，不仅受出炉温度高低的影响，还受到浇包状况和后期孕育剂加入量及粒度大小的影响。因此，出炉温度和浇注温度的高低都会造成铸件产生开花状石墨缺