影響灰鑄鐵性能的因素

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1、提高灰鐵鑄件機(jī)械性能的方法一、灰鑄鐵定義灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，因斷裂時(shí)斷口呈暗灰色，故稱為灰鑄鐵。主要成分是鐵、碳、硅、錳、硫、磷，是應(yīng)用最廣的鑄鐵，其產(chǎn)量占鑄鐵總產(chǎn)量80%以上。二、影響灰鑄鐵機(jī)械性能的因素對(duì)灰鑄鐵鑄件機(jī)械性能和金相組織的影響主要有化學(xué)成分、鐵水的孕育、爐料配比、鐵水過(guò)熱處理、高溫鐵水在爐內(nèi)保溫時(shí)間、鐵液的冷卻速度、鑄件的開箱時(shí)間等因素都會(huì)對(duì)灰鐵鑄件機(jī)械性能產(chǎn)生影響。三、影響機(jī)械性能的機(jī)理1、化學(xué)成分：（1）五大常規(guī)元素C、Si、Mn、P、S的影響：a、C、Si都是促進(jìn)石

2、墨化元素，CE=C+1/3（Si+P），石墨的強(qiáng)度極低，相對(duì)與鐵來(lái)說(shuō)可以看作沒(méi)有，加上灰鑄鐵中石墨以片狀形態(tài)存在，對(duì)基體的割裂作用很明顯，所以提高CE促進(jìn)石墨變粗，石墨數(shù)量增加，鑄件的強(qiáng)度和硬度會(huì)下降；CE降低，石墨數(shù)量減少，會(huì)增加鑄件白口傾向，石墨片細(xì)化，由于增加初析奧氏體枝晶，從而提高鑄件的力學(xué)性能，但鑄件的鑄造性能會(huì)下降，鑄件的斷面敏感性增加，硬度增加。b、Mn、S都是穩(wěn)定碳化物、阻礙石墨化元素，Mn是擴(kuò)大奧氏體區(qū)元素，提高鐵液中的Mn含量可以有效的降低奧氏體轉(zhuǎn)變溫度，有利于珠光體的形成和穩(wěn)

3、定珠光體的作用，并且奧氏體在較低溫度下轉(zhuǎn)化為珠光體，所以減小了珠光體之間的間距，有細(xì)化珠光體的作用，故Mn可以提高灰鐵鑄件的抗拉強(qiáng)度。兩者同事存在時(shí)會(huì)生成MnS及S的化合物，呈粒狀分布在基體中，成為石墨非自發(fā)性晶核，促進(jìn)石墨的形成，如果Mn、S過(guò)量不但對(duì)改善鑄件性能沒(méi)有幫助，還會(huì)增加鑄件夾渣的機(jī)率，從而降低鑄件的機(jī)械性能。c、P可以使共晶點(diǎn)左移，少量的P可以增加鑄件的硬度，但由于P熔點(diǎn)低，鐵液凝固是偏析到晶界，形成磷共晶，增加鑄件的脆性，降低鑄件的致命性。（2）其他合金元素和微量元素的影響：a、M

4、n、Cu、Mo等元素都可以促進(jìn)珠光體生成，細(xì)化珠光體，穩(wěn)定珠光體的作用，故Mn、Cu、Mo也能提高灰鐵鑄件的強(qiáng)度。b、Pb：在灰鑄鐵中，Pb含量過(guò)高會(huì)形成魏氏石墨，嚴(yán)重影響鑄件的性能。2、鐵水孕育處理：孕育處理降低白口傾向，增加鐵水的形核物質(zhì)，改善鑄件的機(jī)械性能，良好孕育可以提高灰鐵鑄件一個(gè)牌號(hào)?；诣T鐵在凝固時(shí)，孕育劑為其凝固提供更多的形核物質(zhì)，使鑄件組織更加細(xì)密（適當(dāng)?shù)脑杏龝?huì)使組織細(xì)密，過(guò)孕育則會(huì)使共晶團(tuán)過(guò)多會(huì)增加縮松縮孔傾向，降低性能）。鐵水在凝固時(shí)過(guò)冷度會(huì)增大，增加了鑄件的白口傾向，孕育劑可

5、以減小鐵水過(guò)冷度，降低白口傾向，從而改善鑄件機(jī)械性能和加工性能，孕育處理還可以細(xì)化共晶團(tuán)組織，降低灰鐵鑄件的斷面敏感性。孕育到澆注時(shí)間也要控制，孕育后1-2分鐘孕育效果達(dá)到最高，然后就開始衰退，孕育衰退到一定時(shí)間后就和沒(méi)有孕育是一樣的效果。孕育處理可以有效的改善鑄件的性能。3、爐料配比：由于爐料具有遺傳性，生鐵（含碳量較高）中本身含有較為粗大的石墨，由于石墨熔化溫度比鐵高很多，所以即使加熱到鐵融化的溫度石墨都還沒(méi)有完全熔化，這些未完全融化的石墨在結(jié)晶形核時(shí)為石墨提供晶核，從而導(dǎo)致石墨粗大，粗大的片

6、狀石墨使基體強(qiáng)度減弱，所以隨著生鐵加入量的增多，灰鑄鐵的強(qiáng)度下降。如果采用合成鑄鐵的方式，用回爐料和廢鋼加增碳劑來(lái)調(diào)整五大元素的含量會(huì)大大的提高灰鐵的強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)得合成鑄鐵的強(qiáng)度比普通灰鐵的強(qiáng)度高30MPa左右。合成鑄鐵提高強(qiáng)度主要有兩個(gè)方面的原因，一是應(yīng)為合成鑄鐵中加入了較多的廢鋼，鐵水中存在較大的低碳微區(qū)，低碳微區(qū)首先形成出生奧氏體，使奧氏體容易長(zhǎng)大，從而使初生奧氏體所在的共晶團(tuán)邊界的珠光體得到細(xì)化；二是加入的廢鋼含量增加，廢鋼中含N高，N有穩(wěn)定珠光體的作用，從而提高鑄件的強(qiáng)度。3、鐵水的過(guò)

7、熱處理和鐵水的保溫時(shí)間：鐵液的過(guò)熱主要是降低爐料的遺傳性，增加鐵液的純凈度，鐵液溫度越高，鐵水中含N量會(huì)增加啊，從而提高灰鐵強(qiáng)度，但溫度并不是越高越好，過(guò)高的溫度會(huì)形成E型石墨。溫度過(guò)高或是鐵水保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鐵水中有利于石墨異質(zhì)形核的有效微觀固相質(zhì)點(diǎn)充分溶解，造成鑄件凝固過(guò)程中石墨形核困難，以至于需要更大的過(guò)冷度石墨才能形核，所以出現(xiàn)了過(guò)冷石墨D型石墨和E型石墨，且鑄件的白口傾向也會(huì)增加。4、鐵液的冷卻速度對(duì)灰鐵鑄件機(jī)械性能的影響冷卻速度大，增加灰鐵鑄件的白口傾向，主要是因?yàn)橹楣怏w是過(guò)冷奧氏體在接

8、近平衡是轉(zhuǎn)變而來(lái)，即過(guò)冷度不大的情況下形成的，冷卻速度大則增加了鐵液的過(guò)冷度，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w變得困難，以介穩(wěn)定性形式轉(zhuǎn)變，碳以滲碳體的形式析出，形成白口組織。5、鑄件開箱時(shí)間對(duì)灰鐵機(jī)械性能的影響開箱時(shí)間過(guò)早，變相的提高了鑄件凝固后的冷卻速度，提高了鑄件共析轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變速度，增加了滲碳體的形成，增加白口傾向。江來(lái)2015-5-18