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铸态铁素体球墨铸铁件质量控制

铸态铁素体基体球墨铸铁的生产有很多方

面要加以注意，否则难以达到客户要求。例如

原材料的选择、熔炼工艺的制定、温度的控制、

炉前球化孕育处理。通过几年的摸索，对于生

产球墨铸铁有了自己的一些经验，现加以介

绍。

1、生产的基本条件

1.1熔炼设备铸态铁素体球铁对原铁水

的质量要求是：化学成分稳定，符合设计要求；

好的冶金质量，洁净，无氧化现象；高的出铁

温度（一般1500-1550℃）。

1.2造型设备球墨铸铁凝固时有石墨析

出，膨胀量大，生产上可利用这一特点，采用

刚性铸型，避免铸型胀大，获得致密、无缩孔，

无宏观缩松的铸件。

2、原材料的控制

2.1铸造生铁生铁应高碳低硅、低磷低

硫。干扰元素少。但如含有干扰元素，就导致

球化不良。对石墨片粗大、渣气孔较多的生铁

也就尽量不用或少用。选定生铁时，首先要根

据球铁的基体要求及回炉料用量来确定生铁的

硅量(定牌号)。其次，根据韧性要求和热处理

与否限定锰量(定分组)。生铁中的磷硫量则越

少越好。磷的分级和硫的分类，各种生铁的界

定量不太一样。球铁用生铁有特级磷

(P≤0.05%)和特类硫(S≤0.02%)。炼钢生铁有

特类硫(S≤0.02%)，但磷一般较高。铸造生铁

没有特级磷和特类硫，其一级磷和一类硫分别

为≤0.06%和≤0.03%。

因铁矿来源的不同，生铁中常含有Cu、

Cr、Mo、Ti、Sn、Al、Pb、Bi、Te、Cd、

Zn、As和Sb等微量元素。其中As、Pb、Zn、

Ti、Bi、Sb、Cd和Te等超过一定含量，或干

扰球化，或生晶界脆性相，或生硬质点，从而

影响着球化成败、球铁的韧性和切削加工性。

这些干扰元素的作用很复杂，它们共存时，有

倍增效应或抵消作用，机理有待进一步研

究。为了控制干扰元素，需对生铁中微量元

素总量(∑T)加以限制。例如德国规定

∑T≤0.0745%，日本规定为∑T≤0.089%，其

中Ti不大于50%∑T。我国目前一般约定为

∑T≤0.1%，其中Ti≤0.045%。

2.2回炉铁回炉铁用生产的球铁浇冒口

和废品铸件，杜绝使用市场收购的废旧铸铁件。

2.3废钢废钢主要是用来调整碳量，或

是用于废钢增碳生产球铁的主要原材料，应是

成分明确的无锈碳素钢，杜绝使用合金钢或来

历不明的废钢。

2.4球化剂、孕育剂球化剂要求成分稳

定、均匀。它的选用应根据熔炼设备、铁液的

含硫量、铁水出炉温度的不同而定。使用冲天

炉生产时，因铁水温度相应较低，硫量较高，

铁液纯净度较差，因此，要选用含稀土、镁含

量较高的球化剂，通常选用Mg7-9%，Re5%

或7%的球化剂；而电炉生产时，由于铁水温

度达到要求，铁水冶金质量好，纯净度高，应

选用稀土、镁含量较低的球化剂一般选用含

Mg6-8%，Re2-4%的球剂，薄小件选用

Mg5-7%，Rel-3%的球化剂。孕育剂是球铁

生产环节中的重要铁合金材料，球化处理后加

入孕育剂不仅能消除渗碳体，而且还可以提高

球化率、细化石墨球，使之圆整、分布均匀。

实践证明，孕育效果和孕育剂的成分有很大关

系。目前，国内应用最多的是75硅铁，有些

单位采用含有钡、锶、钙、铝、铋等元素组成

的长效复合孕育剂，如硅钡、硅锶、硅钙

等。

3、炉前控制

3.1化学成分的选择众所周知，球铁的

组织和性能与化学成分组成有着密切的关系。

所谓球铁的成分设计主要就是碳和硅，其他如

锰、磷、硫是靠原材料加以控制。

3.1.1碳、硅生产铸态铁素体球铁是采

用高碳、低硅，大孕育量的方法。碳、硅元素

对球铁性能有较大影响。通常是以碳当量来综

合考虑。碳当量的选择主要着眼于改善铸造性

能、消除铸造缺陷，获得健全铸件和高的机械

性能。我公司铸态铁素体球铁要求铁素体基体

组织含量大于80%，且不允许有渗碳体存在。

因此在设计碳当量时应以铸件不出现石墨飘浮，

不出白口，保证球化为准则，碳当量控制在

4.3-4.8%，其中碳为3.3-3.9%，原铁水硅量