减少铸件的渗漏.docx

赵学清洪恒发郭文俊张士伟东风汽车股份有限公司铸造分公司湖北襄阳 441004 ?摘要：感应电炉熔炼过程中，熔炼温度越高，熔炼时间越长，铁液中的形核核心大幅降低，铁液白口倾向增大。通过采用增碳工艺、在电炉中加入预处理剂碳化硅、出炉补碳工艺及采用合理的孕育工艺，有效增加铁液的形核核心，提高铁液的冶金质量。关键词：冶金质量；合成铸铁；增碳剂；碳化硅；出炉补碳；孕育；形核核心?现代化铸造厂大多使用感应电炉熔炼铁液，用电炉熔炼铸铁，可以方便控制和调节铁液的温度与成分，熔炼烧损小，噪音和污染小，而且可以充分利用各种废切屑和废料，大块炉料可整块入炉重熔等优越性。同时，电炉熔炼的铁液收缩倾向大，白口倾向大，易于产生过冷石墨，所得铸铁的强度与硬度较高，如工艺不合理，显著增加铸件的渗漏废品。随着感应电炉应用的不断普及，铁液的冶金质量越来越受到铸造行业的重视，获得优质的铁液是铸造从业者共同追求的目标。高温纯净的铁液可以减少铸件的渣眼和砂眼，成分稳定且白口倾向小的铁液能够减少铸件的渗漏。笔者公司自1991年以来一直采用感应电炉生产康明斯发动机缸体缸盖铸件，现将生产过程中遇到的应用技术问题总结如下，供行业专家指正、探讨。1 配料与熔炼1.1 增碳剂加废钢生产合成铸铁铸铁的组织和性能很大程度上取决于原材料的微观组织和质量。生铁中存在具有遗传性的粗大的过共晶石墨，在熔化过程中难以完全消除，使凝固过程中产生的石墨化膨胀作用削弱，铸件的致密性降低，铁液收缩倾向增大，同时粗大的石墨还加大对基体的割裂作用，降低材料的性能。随着铸造技术的发展，越来越多的铸造企业采用全废钢，用增碳方法调整碳量的合成铸铁冶炼方法。废钢的价格较生铁便宜，而且在相同的化学成分下能获得更好的力学性能。在生产合成铸铁时，增碳剂的选用非常重要，尤其对致密性要求高的薄壁高强度的缸体缸盖铸件，一定要采用经过高温石墨化的增碳剂，增碳剂中硫和氮的含量是衡量增碳剂品质的重要指标。(1)采用未经过高温石墨化的增碳剂，这种增碳剂中杂质多，灰分多，并且需要较长的时间才能扩散到铁液中。如果熔炼时间短，就会出现假增碳的效果，即炉内铁液的上部分碳含量在范围内，下部分碳含量低于范围，这种铁液浇注铸件，很容易出现缩松。经过高温石墨化处理的增碳剂，碳原子从原来的无序排列状态过渡到片状石墨的有序排列状态，片状石墨才能成为石墨形核的最好核心，从而促进石墨化【3】。(2)未经过高温石墨化的增碳剂含有较高的氮和硫，会使铁液中氮的含量增加，生产合成铸铁时加入大量废钢，废钢中也含有大量的氮，使铁液中氮含量升高，当铁液中氮的含量超过0.01%，有可能导致形成氮气孔缺陷，尤其是当氮含量超过0.014%时更甚【2】。1.2 废钢的选用废钢的来源要稳定，最好是轻型车的冲压板材。为保证熔炼效率，打包压块后，块度最好不超过300mm×300mm×400mm。废钢来源不稳定，其中含有的杂物，会使铁液中微量元素铅、砷和铝的含量高，影响缸体缸盖铸件的性能，严重时造成批量废品。（1）铅的影响微量铅即可以引起石墨形态恶化。铅量由少量渐增时，石墨由正常分布的A型，开始变为蜘蛛状、爪状、刺刀状，并且石墨头部变尖，边缘变得粗糙不平，变成锯齿状，并出现分枝和形成闭合的环形石墨。当铅量继续增加时，主石墨干上出现多条沉积的二次石墨，形成典型的魏氏石墨【6】。图1 铅 0.0033% 100倍图2铅 0.0033% 400倍?由于微量的铅即引起石墨形态的变异，使其对基体的割裂作用增强，因而强烈地降低灰铸铁的力学性能。笔者公司通过多年对铅的研究得出，当以生铁为主配料时，铅的含量上限为0.0008%；生产合成铸铁时，铅的含量上限0.0015%，否则缸体的轴承座处的石墨就会变异，从而造成缸体的力学性能低，从而引起材质不合格的废品。（2）砷的影响砷在铸铁中是一种微量有害元素。影响铸铁的显微组织，比如：促进灰铸铁形成D型石墨，使基体变成珠光体，改变灰铸铁的白口倾向等，导致铸铁力学性能降低。此外，含砷铸铁还容易产生缩孔、缩松、裂纹、偏析以及夹渣等铸造缺陷，使铸造生产的质量控制变得困难【7】。笔者公司原设定的砷含量为0.0080%，在采用增碳剂+废钢生产合成铸铁过程中出现砷含量最高达到0.0116%的情况，为验证砷含量对灰铸铁缸体缸盖力学性能的影响，我们将砷含量超出0.0080%的铸件进行了力学性能检测，检测结果见表1、表2表1 砷含量与缸盖性能的数据砷含量抗拉强度硬度（HBW）石墨组成石墨长度基体组织（%）?1234铁素体珠光体?0.0100%255187188191190A4199?0.0116%250180181179182A4199?表2 砷含量与缸体性能的数据东风康明斯要求缸体缸盖的本体性能≥207MPa，试验砷含量在0.0081%-0.0116%之间的铸件力学性能和金相组