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弄懂常用鑄鐵孕育劑中元素的孕育作用

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人氣:-發表時間:2021-03-03 16:17【

弄懂常用鑄鐵孕育劑中元素的孕育作用,及有效孕育元素的選擇


一、常用鑄鐵孕育劑中元素的孕育作用

(1)Si  能促進石墨化,一方面增加鐵素體含量;另一方面可固溶強化鐵素體。常與Ca同時使用以增強效果,含量一般選用ωSi=2.6%~3.2%。
(2)Ca  通常與Si同時使用,適用溫度在1370~1430℃,但加入過量易產生渣眼缺陷。
(3)Ba  能抑制孕育衰退,增強鐵素體的數量,含Ba的硅鐵不僅抗衰退性好,還對防止白口有效。
(4)Al  能有效促進石墨化,但容易引起皮下氣孔,常和硅鐵一起使用提高效果。
(5)Mn  有促進珠光體的作用,與氮一起作用時效果好,可使孕育劑(Zr系)的熔點下降,一般選用ωMn =0.2%~0.4%。
(6)RE  鐵液中的含硫量對其效果影響較大,在鐵液中ωS = 0.035%~0.1%時效果較好,可細化石墨,抑制白口化。
(7)Sr  有抑制白口化、增強石墨化的作用,在有Ca、Ce元素時效果差。Fe-Si-Sr系孕育劑在灰鑄鐵。ωS<0.05%時效果好。
(8)Zr  能促進石墨化。Fe-Si-Zr孕育劑較難熔解,對防止氮氣孔有作用,Mn元素對其熔解有一定的促進作用。

(9)Bi  增加石墨球數,減少白口傾向,增加基體中鐵素體的含量,常與Fe-Si共同作用細化晶粒。另外,Bi-Cu孕育能促進退火過程中石墨核心的長大。

爐前現場.jpg

二、有效孕育元素的選擇

1.一般的選擇原則
(1)有效防止出現白口的孕育元素為:Ba、RE、Sr.、 Si。
(2)有效促進石墨化的孕育元素為:Ba、Ca。
(3)能抑制或減緩孕育衰退的元素為:Ba、Ca、RE。
(4)促進孕育劑熔入鐵液的元素為:Mn、Mg。


2.特殊的選用原則
(1)防止大型厚壁灰鑄件產生裂紋可選用稀土硅鐵鎂合金,其成分為ωRE=13.24%~13.69%,ωMg=12.76%~13.11%,ωSi=38%~44 %,ωCa<4%,加入量為0.25%。
(2)生產鐵素體球墨鑄件可選用FeSi72孕育劑,粒度為2~6mm,加入量為1.5%,同時加入0.16%純鋁進行復合強化孕育,效果較好。
(3)防球墨鑄鐵孕育衰退,可選用一次孕育加入粒度3~8mm的FeSi75,二次孕育加入的粒度為0.5~2mm,三次孕育采用粉劑的辦法,加入量為0.3%~1%。
(4)大斷面高碳當量、高強度鑄鐵可選用含鈦量為0.08%~0.15%的孕育劑;對高碳當量薄壁灰鑄鐵件應選用硅鋇稀土合金孕育劑,可減少白口傾向,降低鑄件硬度,抑制孕育衰退等,效果較好,加入量為0.3%~1%。
(5)RE-Si孕育劑消除白口的能力較強,但形成D、E型過冷石墨傾向較大,難以降低鑄件硬度。Si-Ba孕育劑消除D、E型過冷石墨,促使A型石墨形成的能力較強,因此兩種孕育劑搭配使用效果好。
(6)鐵液中的硫含量對孕育處理影響較大。在含硫量高的鐵液中,一般使用石墨系(如電極屑)、N系(如Fe- Mn-N)孕育劑效果好;在含硫量低的鐵液中,Ce、Ca、Ba、N系(如RE-Si、Ca-Si-Ba、Fe-Mn-N、Ca-Si-Sr)孕育效果好。


3.孕育劑的加入量
(1)球墨鑄鐵一般比灰鑄鐵的孕育劑加入量要多。
(2)孕育處理后的鐵液如果澆注時間較長,由于孕育衰退,其加入量應增多。
(3)薄壁鑄件容易產生白口,孕育劑的加入量應相應增多。
(4)鐵液中的熔渣較多時,由于孕育劑一經與渣子接觸,就會被裹住,難以熔化,因此加入量相應增多。
(5)孕育劑加入過量,會浮致熔渣過多鐵液溫度降低及由共晶團產牛的縮孔等問題。孕育劑塊度過大,將不能對鐵液均勻孕育,未熔解的孕育劑還會澆入型腔;塊度過小,則易氧化引起熔渣,還易發生孕育衰退。
(6)隨流孕育法使用的孕育劑塊度較小,一般為0.2~0.8mm,加入量為0 .05%~0.2%;型內孕育法的塊度一般要求≤0.25mm,加入量≤0.1%;
其余孕育法加入的塊度一般為1~10mm,加入量為0.1%%~0.8%。



4.孕育處理的溫度及其效果檢驗
理論上石墨共晶溫度為1153℃+6.7×Si%。當理論石墨共晶溫度大于實際未孕育鐵液的最低共晶溫度20~40℃時,一般需要采用孕育處理。
鑄鐵孕育處理效果的好壞可通過鑄件的力學性能、物理性能測定對比,還應分析其金相組織的結構,以確定最優化的孕育處理。


南京麒麟科學儀器集團有限公司

檢測中心

2021.03.03


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