第八讲灰铸铁的孕育处理.ppt

改善灰铸铁性能的途径 改善灰铸铁性能的途径 改善灰铸铁性能的主要途径有如下几个方面:控制金相组织，合理选择化学成分，合金化，改善炉料，过热铁液，热处理，孕育处理等。本节重点介绍灰铸铁的孕育处理。 孕育处理和孕育剂 在一定条件下，向铁加入少量物质，促进石墨成核，从而显著改善铸铁组织和性能的处理方法，称为孕育处理。所加入的物质，称为孕育剂。 孕育处理的作用 孕育处理的作用:①促进石墨化，有效地降低低碳铁液的白口倾向。②细化石墨，变D、E型石墨为均布的A型石墨，③促成且细化珠光体，减少铁素体。④细化(增加)共晶团。⑤改善铸件不同断面的组织均匀性。⑥改善铸铁的力学性能(如提高抗拉强度，降低硬度)和其它性能(如可切削性，耐磨性)。 原铁液与孕育剂 原铁液见表2-5-1 表2-5-1 孕育铸铁对原铁液的基本要求和孕育剂加入量 孕育剂有数百种。在我国，最常用的是75%硅铁和硅钙合金。近年来，含其它元素的孕育剂迅速发展。 据国外研究，纯硅或纯硅铁对灰铸铁很少，或甚至没有孕育作用。硅铁起载体作用，真正起孕育作用者是其中的铝、钙等。因此，一些国家规定了硅铁中Al, Ca含量，如美国规定A1 0.75%~1.75%，Ca0.5 %~1.5%，前苏联规定A1 1.8%~2.5% 。 硅钙合金的孕育效果比75%硅铁大50%，且钙兼有去硫、脱氧作用。 若干种类专用孕育剂的成分、特点、应用见表2-5-2~表2-5-9。 在使用时，应根据生产条件和铸件要求适当选择孕育剂。 表2-5-2　硅铁、硅钙孕育剂(%) 表2-5-3 含锶硅铁的成分、特点及应用 表2-5-4 含钡硅铁的成分、特点及应用 表2-5-5 含锆硅铁的成分、特点及应用 表2-5-6 含钛硅铁的成分、特点及应用 表2-5-7 稀土孕育剂的成分、特点及应用 续表 表2-5-8 碳硅系孕育剂成分、特点及应用 表2-5-9 稳定化孕育剂成分、特点及应用 此外，混合孕育剂对铸铁有多方面有利影响。例如钡硅铁75 %+铬铁15%+锰铁10%，加入量0.8%。孕育效果:Rm由235 ~ 255MPa提高到253~392 MPa，共晶团细化，断面均匀性好，白口倾向小，且不降低可切削性。 稀土金属+稳定化孕育剂(Cr、 Sn、Mo、Cu、V )，效果亦好。 Ka=C(Si+lgR) Ka---石墨化常数，为铸铁组织状态的特征值 C、Si---铸铁的碳、硅含量 R---当量厚度，铸件体积与表面积之比 当浇注、铸型等工艺条件确定后，即使铸件形状各异，只要当量厚度相等，铸件冷却条件就相似。当量厚度是铸件各部分组织是否均一的决定性因素。 对于等截面的长铸件，忽略铸件两端的散热，当量厚度可用下式表示： R=F/L 式中F---铸件截面面积mm2 L---截面的周长mm 孕育方法 孕育方法分为二大类:包内孕育，后孕育。 包内孕育是传统工艺，孕育剂(全部或分成二、三份)加于出铁槽或浇包内，铁液在包内完成孕育，见表2-5-10。 后孕育是在从浇注到进入型腔的各阶段孕育铁液的方法，包括浮硅孕育，漏斗孕育，孕育棒孕育，孕育丝孕育，浇口孕育，型内孕育等。不仅节省孕育剂，减少针孔等缺陷，而且不衰退或很少衰退，见表2-5-11。 表2-5-11 后孕育方法及特点 续表 孕育效果的炉前控制 炉前控制 炉前控制的目的是使经孕育处理的铸铁符合铸件的性能要求。从出铁到浇注的时间间隔很短，这就要求炉前检验快速而准确。化学分析与金相检验虽然准确，但速度不能满足要求。采用三角试片检验，虽比较粗略，但简单易行，得到普遍应用。 孕育前和孕育后所浇注的三角试片的白口数与铸件牌号的对应关系如下表： 孕育前白口数是用来检验原铁液是否符合低碳硅铁液的要求。若孕育后白口数相同，孕育前白口数愈大，则强度愈高。当然过高地提高孕育前白口数也是不必要的。因孕育前白口数愈高，在配料时就增加废钢的加入量，孕育剂消耗也多。故孕育前白口数只要能保证铸件所要求的强度即可。 一般孕育前白口数以不超过铸件壁厚为原则，最好稍小些。如白口数超过规定值，孕育剂加入量要适当增加。如白口数过小，可降级使用。 孕育后白口数应为铸件主要壁厚的1/3～1/4，不得大于铸件最小壁厚的一半，以免出现白口。若孕育后三角试片白口数过大，在温度允许时可补加孕育剂；若白口数过小，可加入锰铁或铬铁进行调整或降级使用。 * 5~10 4~8 3~7 孕育后白口数/mm 12~24 8~18 6~12 孕育前白口数/mm HT350 HT300 HT250 铸铁牌号 *