教案
科目金属材料与热处理授课班级第次课
有渗碳体时的正火工艺
湘西民族职业技术学院备课用纸
蠕墨铸铁作为一种新型铸铁材料出现在20世纪60年代。我国是研究蠕墨铸铁最早的国家之一。1966年山东省机械设计研究院发表了稀土高强度灰铸铁论文，标志了我国蠕墨铸铁生产技术的研制成功。通常蠕墨铸铁是铸造以前加蠕化剂（镁或稀土）随后凝固而制得的。迄今为止，国内外研究结果一致认为，稀土是制取蠕墨铸铁的主导元素。我国稀土资源富有，为发展我国蠕墨铸铁提供了极其有利的条件和物质基础。 8.3.1 蠕墨铸铁的成分、组织及性能 蠕墨铸铁的化学成分一般为：C%=3.4%~3.6%；Si%=2.4%~3.0%，S%<0.06%；Mn%=0.4%~0.6%；P%<0.07%。蠕墨铸铁的石墨形态介于片状和球状石墨之间。蠕墨铸铁的石墨形态在光学显微镜下看起来像片状，但不同于灰口铸铁的是其片较短而厚、头部较圆（形似蠕虫）。所以可以认为蠕虫状石墨是一种过渡型石墨。 蠕虫状石墨的形态介于片状与球状之间，所以蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，其铸造性能、减振性和导热性都优于球墨铸铁，与灰铸铁相近。 8.3.2 蠕墨铸铁的牌号 蠕墨铸铁的牌号为：RuT+数字。牌号中，“RuT”是“蠕铁”二字汉语拼音的大写字头，为蠕墨铸铁的代号；后面的数字表示最低抗拉强度。例如：牌号RuT300表示最低抗拉强度为300MPa的蠕墨铸铁。 8.3.3 蠕墨铸铁的用途 由于蠕墨铸铁兼有球墨铸铁和灰铸铁的性能，因此，它具有独特的用途，在钢锭模、汽车发动机、排气管、玻璃模具、柴油机缸盖、制动零件等方面的应用均取得了良好的效果。特别是我国第二汽车厂蠕墨铸铁排气管流水线的投产，标志着我国蠕墨铸铁生产已达到高水平。 到目前为止，世界蠕墨铸铁的产量尚难以统计，这是因为蠕墨铸铁往往被统计在灰铸铁的产量之内，而不是从单独的项目统计。我国蠕墨铸铁的年产量不尽确切。我国制作蠕墨铸铁所用的蠕化剂中均含有稀土元素，如稀土硅铁镁合金、稀土硅铁合金、稀土硅钙合金、稀土锌镁硅铁合金等。由此，形成了适合国情的蠕化剂系列。
标准 CXB01-2014 南乐县昌盛线路器材有限公司 线路器材球铁件 1.主题内容与适用范围 本标准规定了线路球铁件采用的国家标准和客商要求的美国标准，球铁牌号和技术条件。 本标准适用于砂型铸造的球墨铸铁件。 2.线路球墨铸铁件使用标准和牌号 GB1348-1988 单铸试块的力学性能。附表1 ANSI/ASTM A536-84 球墨铸铁件标准 附表2 球墨铸铁的拉伸性能（单铸试样）
GB1412-85 球墨铸铁用生铁附表3 GB9941-88 球化分级附表4 珠光体数量分级(GB9941-88) 附表5
热镀锌标准： ANSI/ASTMA-153CLASSA,锌层平均厚度不小于86um,最薄厚度不小于70um. 3.技术要求。 生产方法：线路球墨铸铁件采用国标生铁，中频感应电炉熔炼，出铁温度控制在1570℃~1610℃冲入法球化，二次孕育，湿砂型浇注或覆膜砂壳型浇注。开箱温度不超过550℃，砂轮机清除冒口残根，履带式抛丸清理机清理表面。热镀锌表面处理，其锌层平均厚度不小于86um.出口箱包装，汽车运输至北京帕尔普线路器材有限公司。 机械性能：本线路件以机械性能的抗拉强度和延伸率以及客商提供的图纸要求为验收依据，屈服点，硬度为参考，但必须在工艺控制上符合本标准的牌号规定。 化学成分：化学成分不作为验收依据，是工艺控制的重要指标，依据美国帕尔普公司的建议，推荐化学成分如下： 附表6 建议化学成分 球化级别和基体组织：本产品依据客商提供图纸的要求，球化级别为1-2级，最低不低于3级。符合GB9941-88的规定，石墨球数不小于100，符合GB9941-88的规定。其基体组织及硬度依据美国帕尔普线路器材有限公司建议推荐如下： 附表7 建议基体组织及硬度
铁水制备 优质原料 球墨铸铁管铁管的质量同原材料—生铁的质量密切相关，安钢永通球墨铸铁管有限责任公司采用安钢集团永冶钢铁公司的优质球墨铸造用生铁为原材料，水冶钢铁公司的铸造铁为我国的人参铁，具有低P、低S、低Ti等特点，产品远销美国、日本、欧洲等多个国家和地区，在国内被许多大型精密铸造企业普遍采用。 铁水调制及球化 根据所生产管径的规格，加入相应的原材料，由美国应达公司的6台10吨中频电炉将铁水调制、升温，达到工艺要求，加入球化剂进行球化处理。 铁水质量控制 在铁水制备过程中每一个环节都要结质量和温度进行严格的控制。每一炉、每一包都要经过日本岛进公司PDAII—50型直读关谱仪的成分分析，使铁水完全符合浇铸的要求。 离心浇铸 离心浇铸 永通球墨铸铁管有限责任公司采用水冷金属型离心机进行浇铸，高温铁水被连续浇进高速旋转的管模中，并通过水冷却使铁水凝固形成球墨铸铁管。浇铸好的球墨铸铁管立刻进行铸造成缺陷表面检查及称重，确保每根管子的质量。 退火处理 铁水制备 优质原料 球墨铸铁管铁管的质量同原材料—生铁的质量密切相关，安钢永通球墨铸铁管有限责任公司采用安钢集团永冶钢铁公司的优质球墨铸造用生铁为原材料，水冶钢铁公司的铸造铁为我国的人参铁，具有低P、低S、低Ti等特点，产品远销美国、日本、欧洲等多个国家和地区，在国内被许多大型精密铸造企业普遍采用。 铁水调制及球化 根据所生产管径的规格，加入相应的原材料，由美国应达公司的6台10吨中频电炉将铁水调制、升温，达到工艺要求，加入球化剂进行球化处理。 铁水质量控制 在铁水制备过程中每一个环节都要结质量和温度进行严格的控制。每一炉、每一包都要经过日本岛进公司PDAII—50型直读关谱仪的成分分析，使铁水完全符合浇铸的要求。 离心浇铸 离心浇铸 永通球墨铸铁管有限责任公司采用水冷金属型离心机进行浇铸 球墨铸铁管浇铸好的铸铁管随后进入退火炉，永通公司的退火炉长度为60m，其独特的现金蓄热技术更是当今世界第一，可保证铸铁管的充分退火，以获得球墨铸铁管所需要的金相组织结构。
一、蠕墨铸铁的组织和性能 [组织]：组织中具有蠕虫状石墨。铸铁液经蠕化处理后可得到具有蠕虫状石墨的蠕墨铸铁，方法为浇注前向铁液中加入蠕化剂，促使石墨呈蠕虫状。 [性能]：蠕虫状石墨的形态介于片状与球状之间，所以蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，其铸造性能、减振性和导热性都优于球墨铸铁，与灰铸铁相近。 蠕虫状石墨蠕墨铸铁的显微组织 二、蠕墨铸铁的牌号及用途 [牌号表示方法]：蠕墨铸铁的牌号是由“RuT”（“蠕铁”两字汉语拼音字首）后附最低抗拉强度值（MPa）表示。例如牌号RuT300表示最低抗拉强度为300MPa的蠕墨铸铁。 [应用范围]：蠕墨铸铁主要用于承受热循环载荷、结构复杂、要求组织致密、强度高的铸件，如大马力柴油机的汽缸盖、汽缸套、进（排）气管、钢锭模、阀体等铸件。 六米焦炉炉门焦炉保护板 4.3米焦炉炉门
化产设备蒸氨塔热风炉球形炉篦高炉热风炉篦子 蠕墨铸铁的应用 蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途（摘自JB4403－1987） 牌号 力学性能 应用举例σ b/MPa σ r0.2/MPa δ/% HBS 不大于 RuT2602601953121～ 197 增压器废气进气壳体，汽车底盘零件等 RuT300300240 1.5140～ 217 排气管，变速箱体，汽缸盖，液压件，纺织机零件，钢锭模等 RuT340340270 1.0170～ 249 重型机床件，大型齿轮箱体、盖、座，飞轮，起重机卷筒等 RuT3803803000.75193～ 274活塞环，汽缸套，制动盘，钢珠研磨盘，吸淤泵体等 RuT4204203350.75200～280 近几年，蠕墨铸铁的应用，特别是在欧洲，得到了长足的进展。这是人们在发现蠕墨铸铁后，首次作为一种材质在国外发动机缸体等重要铸件上得到广泛使用。应用的同时又掀起了相应的进一步深入研究的高潮。欧盟也已制订出蠕墨铸铁标准草案，发给各企业，正在征求意见，并预定在一年内正式公布。美国在前年就把蠕墨铸铁的产量从球墨铸铁中分离出来统计，表明了他们对蠕墨铸铁的重视程度。 今年6月的GIFA展览会上，许多铸造企业都把蠕墨铸铁作为供货范围，并举出了相应的生产实例。例如宝马汽车公司（BMW）V8柴油发动机缸体，戴姆勒－克莱斯勒汽车公司（Daimler chrysler）12升排量的8缸发动机缸体，达夫公司（DAF）的12.6升排量、功率为390KW 的六缸发动机缸体都用蠕墨铸铁铸造。年产35万吨发动机铸件的弗里茨－维特公司（Fritz Winter），在研究开发的基础上，2003年安装了一条KW（Kuengel Wagner）静压多触头造型线，砂箱尺寸为1350×1100×400/400，用来每年生产3万吨发动机薄壁蠕墨铸铁缸体。年产400万个发动机缸体，200万个缸盖的爱森·布吕尔（Eisen Bruehl）公司在充分对比的基础上，已开始在轿车发动机缸体上使用蠕墨铸铁。德国阿乌哥斯特·坎泼公司（August
蠕墨铸铁在发动机上的应用 张伯明 中国农业机械化科学研究院，北京，100083 The development trend of vermicular graphite iron and diesel engine Zhang Boming China Agricultural Mechanization Sciences Institute 一．前言 近几年，蠕墨铸铁的应用，得到了长足的进展。这是人们在发现蠕墨铸铁后，首次作为一种材质在发动机缸体等重要铸件上得到广泛的使用。应用的同时又掀起了相应的进一步深入研究的高潮。 随着应用的扩大，蠕墨铸铁标准的制订也提到了日程。罗马尼亚在1986年首先制订了蠕墨铸铁的国家标准。美国在1985年就制订了ASTM A 842-85的标准，并在1991和1997年进行了确认和完善。由于主要用途在汽车工业，故国际SAE又在2001年制定了J1887标准。德国铸造协会在2002年3月制订了W50蠕墨铸铁标准。国际铸造标准委员会在2000年9月22日举行会议，认为应在美国ASTM、德国W50标准的基础上制订蠕墨铸铁标准，并在2002年10月用ISO16112公布了工作草案。现在欧盟则已决定套用ISO标准。我国是最早研究蠕墨铸铁的国家之一，早在1984年制订了JB3829-84的行业金相标准，1987年制订了JB4403铸件标准，并都在1999年进行了修订。作为企业内控标准许多重要企业，例如大从、奥迪、宝马、奔驰、卡特匹勒、福特、通用电气、通用汽车、现代、约翰·迪尔等都制订了蠕墨铸铁标准。 美国在6年前就把蠕墨铸铁的产量从球墨铸铁中分离出来统计，表明了他们对蠕墨铸铁的重视程度。 德国的学者认为铸铁不再是一种老材料，而美国Ashland公司的M.W.Swartzlander更把球墨铸铁、等温淬火球墨铸铁（ADI）和蠕墨铸铁称之为形成了“新的铁时代”。二．蠕墨铸铁在发动机上的应用情况 早在1948年，人们在发明球墨铸铁时就发现了蠕虫状石墨，但作为材质的研究还是上世纪六十年代才开始，并在排气管、钢锭模、玻璃模具上应用。由于它在生产中蠕化处理范围窄，且发动机缸体缸盖铸件要求蠕化率在80%以上，生产的难度大，因此它仅在生产技术完善以后才在上世纪末开始在发动机缸体铸件上得到批量应用。至今已有30多种缸体用蠕墨铸铁生产，年产量已达50万件。有人预测，至2010年，将达到年200万件以上。表1列出了一些典型的应用。这些柴油机既可用在卡车上，也有不少用在轿车上。 三．迅速应用蠕墨铸铁的背景 蠕墨铸铁之所以能得到广泛应用的原因有两个：汽车发展对材料的高要求和蠕墨铸铁的特殊性能。汽车发展方向上的永久课题是减少排放、降低油耗、提高功率和增加舒适性。在这四个主题下，汽车开发的二级目标是： ●减少摩擦，例如优化曲轴传动方案（滑动面、轴承） ●减轻重量（结构轻化、材料） ●提高发动机刚度（柴油机尖峰压力） ●减小发动机体积（构造型式、使用更好的材料） ●更有效的尾气处理系统 ●改进燃烧方法（汽油直喷、柴油调匀，使用天然气） ●提高变更性（阀动装置、压缩比） ●减小尺寸，尤其是汽油发动机（使用更好的材料） 从这些目标可以看出，在未来的8项发展中，有五项和材料及铸造有关。而发动机的发展主要目标是在减少油耗和排放的同时增加比功率、增加扭矩、减少体积，这就更和材料有关。 表1 批量生产采用蠕墨铸铁的发动机
毕业设计（论文） 题目：球墨铸铁轴承盖铸造工艺设计 学生：王XX 指导老师：XXX 系别：材料科学与工程系 专业：材料科学与工程 班级： 学号： 2010年6月
本科毕业设计(论文)作者承诺保证书 本人郑重承诺：本篇毕业设计(论文)的内容真实、可靠。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人愿承担全部责任。 学生签名： 年月日 福建工程学院本科毕业设计(论文)指导教师承诺保证书 本人郑重承诺：我已按有关规定对本篇毕业设计(论文)的选题与内容进行了指导和审核，该同学的毕业设计（论文）中未发现弄虚作假、抄袭的现象，本人愿承担指导教师的相关责任。 指导教师签名： 年月日
目录 摘要 .................................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................................ II 第一章绪论. (1) 1.1铸造的定义 (1) 1.2铸造行业的现状 (1) 1.3铸造的发展趋势 (1) 第二章轴承盖的工艺结构分析 (3) 2.1铸件壁的合理结构 (3) 2.1.1铸件的最小壁厚 (3) 2.1.2铸件的临界壁厚 (3) 2.1.3铸件壁的联接 (3) 2.2铸件加强肋 (3) 2.3铸件的结构圆角 (4) 2.4避免水平方向出现较大平面 (4) 2.5利于补缩和实现顺序凝固 (4) 第三章轴承盖整个铸造设计流程 (5) 3.1造型材料的选择 (5) 3.1.1造型材料的定义 (5) 3.1.2造型材料的分类及其特点 (5) 3.1.3造型材料的选择 (6) 3.2铸件浇注位置的选择 (7) 3.3分型面的选择 (8) 3.4 砂芯设计 (10) 3.4.1砂芯分块 (10) 3.4.2芯头设计 (10) 3.5铸造工艺设计 (12) 3.5.1铸件机械加工余量 (12) 3.5.2机械加工余量 (13) 3.5.3铸造斜度 (14) 3.5.4铸件收缩率 (14) 3.5.5最小铸出孔和槽 (15) 3.5.6分型负数 (16) 3.6浇注系统设计 (17) 3.6.1浇口杯选择 (17) 3.6.2浇注系统类型 (17) 3.6.3浇注系统的尺寸计算 (18) 3.6.4冒口的选择 (20) 3.7合箱 (20) 第四章结论 (22) 4.1结论 (22) 4.2 研究方向和展望 (22) 致谢 (23) 参考文献 (24)
中文名称：蠕墨铸铁 英文名称：vermicular cast iron 定义：铁液经过蠕化处理大部分石墨呈蠕虫状的铸铁。 应用学科：机械工程（一级学科）；铸造（二级学科）；铸造合金（三级学科） 简介 蠕墨铸铁作为一种新型铸铁材料出现在20世纪60年代。我国是研究蠕墨铸铁最早的国家之一。1966年山东省机械设计研究院发表了稀土高强度灰铸铁论文，标志了我国蠕墨铸铁生产技术的研制成功。通常蠕墨铸铁是铸造以前加蠕化剂（镁或稀土）随后凝固而制得的。迄今为止，国内外研究结果一致认为，稀土是制取蠕墨铸铁的主导元素。我国稀土资源富有，为发展我国蠕墨铸铁提供了极其有利的条件和物质基础。 蠕墨铸铁的显微组织及应用(3张) 化学成分 蠕墨铸铁的化学成分一般为：C%=3.4%~3.6%；Si%=2.4%~3.0%；Mn%=0.4%~0.6%；S%<0.06%；P%<0.07%。目前市面上的蠕墨铸铁光谱标准样品成分如下： 组织特征 蠕墨铸铁的石墨形态介于片状和球状石墨之间。蠕墨铸铁的石墨形态在光学显微镜下看起来像片状，但不同于灰口铸铁的是其片较短而厚、头部较圆（形似蠕虫）。所以可以认为蠕虫状石墨是一种过渡型石墨。 牌号 蠕墨铸铁的牌号为：RuT+数字。牌号中，“RuT”是“蠕铁”二字汉语拼音的
大写字头，为蠕墨铸铁的代号；后面的数字表示最低抗拉强度。例如：牌号RuT300表示最低抗拉强度为300MPa的蠕墨铸铁。 性能 蠕虫状石墨的形态介于片状与球状之间，所以蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，其铸造性能、减振性和导热性都优于球墨铸铁，与灰铸铁相近。 编辑本段应用领域 由于蠕墨铸铁兼有球墨铸铁和灰铸铁的性能，因此，它具有独特的用途，在钢锭模、汽车发动机、排气管、玻璃模具、柴油机缸盖、制动零件等方面的应用均取得了良好的效果。特别是我国第二汽车厂蠕墨铸铁排气管流水线的投产，标志着我国蠕墨铸铁生产已达到高水平。到目前为止，世界蠕墨铸铁的产量尚难以统计，这是因为蠕墨铸铁往往被统计在灰铸铁的产量之内，而不是从单独的项目统计。我国蠕墨铸铁的年产量不尽确切。我国制作蠕墨铸铁所用的蠕化剂中均含有稀土元素，如稀土硅铁镁合金、稀土硅铁合金、稀土硅钙合金、稀土锌镁硅铁合金等。由此，形成了适合国情的蠕化剂系列。我国在蠕墨铸铁的形成机制的研究方面处于领先地位。另外在蠕墨铸铁的处理工艺、铁液熔炼及炉前质量控制、蠕墨铸铁常温和高温性能方面均进行了广泛、深入的研究。特别要指出的是，在我国冲天炉条件下，不少工厂能稳定地生产蠕墨铸铁，取得了显著的经济效益。可以预期，利用蠕墨铸铁具有的良好的综合性能、力学性能较高，在高温下有较高的强度，氧化生长较小、组织致密、热导率高以及断面敏感性小等特点，取代一部分高牌号灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁，由此，将取得良好的技术经济效果。
球墨铸铁管施工工艺 The manuscript was revised on the evening of 2021
球墨铸铁管施工工艺 6.1.2.1沟槽开挖 （1）沟槽开挖前工作 开槽前要认真调查了解地上地下障碍物，以便开槽时采取妥善加固保护措施，根据业主方提供的现况地下管线图和我公司的现场调查，统计出现况地下管线情况，采取有效措施加以保护。 （2）沟槽开挖形式 根据设计图中设计管道的规格及埋置深度以及规范要求来确定沟槽开挖的形式。 a. 槽帮坡度的确定： 槽深h<米时，槽帮坡度i为1：； b. 槽底工作面的确定： 管道一侧工作面宽度情况详见下表： c.沟槽断面形式（见下图）
沟槽开挖断面 （3）开挖方法 a.土方开挖采用机械开挖，槽底预留20cm由人工清底。开挖过程中严禁超挖，以防扰动地基。对于有地下障碍物（现况管缆）的地段由人工开挖，严禁破坏。 b.沟槽开挖尽量按先深后浅顺序进行，以利排水。 c.挖槽土方处置，按现场暂存、场外暂存、外弃相结合的原则进行。开槽土方凡适宜回填的土选择妥善位置进行堆放，但不得覆盖测量等标注，均暂存于现场用于沟槽回填。回填土施工前制定合理土方调配计划，作好土方平衡少土方外运及现场土方调运。 d.开槽后及时约请各有关人员验槽，槽底合格后方可进行下道工序。如遇槽底土基不符合设计要求，及时与设计、监理单位及地勘部门联系，共同研究基底处理措施，方可进行下道工序。
6.1.2.2下管 在沟槽检底后，经核对管节、管件位置无误后立即下管。下管时注意承口方向保持与管道安装方向一致，同时在各接口处掏挖工作坑，工作坑大小为方便管道撞口安装为宜。 6.1.2.3 清理承口 清刷承口，铲去所有粘结物，如砂子、泥土和松散土涂层及可能污染水质、划破胶圈的附着物。 6.1.2.4清理胶圈，上胶圈 将胶圈清理洁净，上胶圈时，使胶圈弯成心形或花形放在承口槽内就位，并用手压实，确保各个部位不翘不扭。胶圈存放注意避光，不要叠合挤压，长期贮存在盒子里面，或用其他东西罩上。 6.1.2.5清理插口表面 插口端是园角并有一定锥度，在胶圈内表面和插口外表涂刷润滑剂（洗涤灵），润滑剂均匀刷在承口内已安装好的橡胶圈表面，在插口外表面刷润滑剂刷到插口坡口处。 6.1.2.6接口 插口对承口找正，支立三角架，挂手扳葫芦，套钢丝绳，扳动手扳葫芦，使插口装入承口。并注意撞口一定要撞到白线的位置，保证角度≯3度。
球墨铸铁的工艺设计 第一节工艺特点 一、球墨铸铁的流动性与浇注工艺 球化处理过程中球化剂的加入，一方面使铁液的温度降低，另一方面镁、稀土等元素在浇包及浇注系统中形成夹渣。因此，经过球化处理后铁液的流动性下降。同时，如果这些夹渣进入型腔，将会造成夹杂、针孔、铸件表面粗糙等铸造缺陷。 为解决上述问题，球墨铸铁在铸造工艺上须注意以下问题： （1）一定要将浇包中铁液表面的浮渣扒干净，?最好使用茶壶嘴浇包。 （2）严格控制镁的残留量，最好在 0.06%以下。 （3）浇注系统要有足够的尺寸，以保证铁液能做尽快充满型腔，并尽可能不出现紊流。 （4）采用半封闭式浇注系统，根据美国铸造学会推荐的数据，直浇道、横浇道与内浇道的比例为4：8：3。 （5）内浇口尽可能开在铸型的底部。 （6）在浇注系统中安放过滤网会有助于排除夹渣。 （7）适当提高浇注温度以提高铁液的充型能力并避免出现碳化物。对于用稀土处理的铁液，其浇注温度可参阅我国有关手册。对于用镁处理的铁液，根据美国铸造学会推荐的数据，当铸件壁厚为25mm时，浇注温度不低于1315℃；当铸件壁厚为6mm时，浇注温度不低于1425℃。 二、球墨铸铁的凝固特性与补缩工艺特点 球墨铸铁与灰铸铁相比在凝固特性上有很大的不同，主要表现在以下方面：
（1）球墨铸铁的共晶凝固范围较宽。灰铸铁共晶凝固时，片状石墨的端部始终与铁液接触，因而共晶凝固过程进行较快。球墨铸铁由于石墨球在长大后期被奥氏体壳包围，其长大需要通过碳原子的扩散进行，因而凝固过程进行较慢，以至于要求在更大的过冷度下通过在新的石墨异质核心上形成新的石墨晶核来维持共晶凝固的进行。因此，球墨铸铁在凝固过程中在断面上存在较宽的液固共存区域，其凝固方式具有粥状凝固的特性。这使球墨铸铁凝固过程中的补缩变得困难。 （2）球墨铸铁的石墨核心多。经过球化和孕育处理，球墨铸铁的石墨核心较之灰铸铁多很多，因而其共晶团尺寸也比灰铸铁细得多。 （3）球墨铸铁具有较大的共晶膨胀力。由于在球墨铸铁共晶凝固过程中石墨很快被奥氏体壳包围，石墨长大过程中因体积增大所引起的膨胀不能传递到铁液中，从而产生较大的共晶膨胀力。当铸型刚度不高时，由此产生的共晶膨胀将引起缩松缺陷。 （4）在凝固过程中球墨铸铁的体积变化可以分为三个阶段: 铁液浇入铸型后至冷却到共晶温度过程中的液态收缩，共晶凝固过程中由于石墨球的析出引起的体积膨胀，铁液凝固后冷却过程中的体收缩。 由于上述凝固特性，从补缩的角度考虑，球墨铸铁在铸造工艺上有以下特点： （1）铸型要有高的紧实度，以使铸型有足够的刚度以抵抗球墨铸铁共晶凝固时的共晶膨胀力。需要指出的是，此时要特别注意采取适当的措施提高铸型的透气性，同时要尽可能地降低型砂中的水份，以防止出现“呛火”。 （2）合理设置浇冒口。球墨铸铁的冒口与普通钢及白口铁不同，球墨铸铁冒口设置的合理性在于它能够充分补充铁液的液态收缩，而当铁液进入共晶膨胀阶段时，浇注系统和冒口颈及时冷冻，使铸件利用石墨析出的膨胀进行自补缩。 （3）砂箱应有足够的刚度，上箱和下箱之间应有牢固的紧固装置。 第二节冒口设计
铸件常见缺陷和处理 一、飞边： 飞边就是铸件在分型面上（或活动部位处）突出过多的金属薄片。产生的原因有： 1.压射前机器的调整、操作不合适。 2.模具及滑块损坏，闭锁原件损坏 3.模具镶块及滑块磨损 4.模具强度不够造成变形 5.分型面上杂物未清理干净 6.投影面积计算不正确，超过锁模力 二、气泡 铸件表面下，聚齐气体因热胀将表面鼓起的泡，称为气泡。产生的原因： 1.模具温度过高 2.金属液卷入气体过多 3.涂料过多，浇入前未燃净，使挥发气体被包在铸件表面。 4.排气不畅 5.开模过早 三、孔穴 孔穴包括气孔和缩孔 气孔，气孔有两种：一种是金属液卷入气体形成内表面光亮和光滑、形状较为规则的孔洞，另一种是合金熔炼不正
确或精炼不够，气体溶解于合金中。压铸时，激冷甚剧，凝固很快，溶于金属中的气体来不及析出，使金属内的气体留在铸件内形成孔洞。产生的原因有： 1.浇口位置选择和导流不当，导致金属液进入型腔产生正面撞击及漩涡。 2.流道形状设计不良， 3.压室充满度不够 4.内浇口速度太高，形成端流。 5.排气不畅 6.模具型腔位置太深 7.机械加工于量太大 8.涂料过多，在填充前未燃尽 9.炉料不干净，精炼不良 缩孔，铸件在凝固过程中，由于金属补充不足形成的暗色、形状不规则的孔洞。产生的原因有： 1.合金规范不合适，浇入温度过高 2.金属液过热时间太长 3.比压太低 4.余料柄太薄，最终补压不到作用 5.内浇口截面积过小（主要是厚度不够） 6.溢流槽位置不对或容量不够
7.铸件结构不合理，有热节部位，并且该处无法用溢流槽解决 8.铸件的壁厚变化太大 四、夹杂 夹杂又称为夹物、砂眼、夹渣。在铸件表面或内部形成不规则的孔穴部分或全部充塞着杂物，产生的原因有： 1.炉料不干净 2.合金精炼不够，熔渣未除净 3.舀取金属液时带入熔渣及金属氧化物 4.模具未清里干净 5.涂料中石墨太多 五、冷豆 冷豆也称铁豆，其表现是嵌在铸件表面，未和铸件完全融合的金属颗粒，产生的原因有： 1.浇注系统设置不当 2.填充速度过快 3.金属过早进入型腔 六、麻面 产生的原因是由于填充时，金属液分散成密集液滴，高速撞击型壁，结果形成具有强烈流向的细小、密集的麻点区域。 七、印痕
蠕墨铸铁 -- 现代发动机设计的材料 史蒂夫·道森博士(Dr Steve Dawson)，欣特卡斯特(SinterCast) 摘要 提高燃油经济性和功能以及降低排放的需求不断给发动机设计者和所选用的材料提出挑战。本文评述了蠕墨铸铁，灰铸铁和铝合金的性能并阐述了蠕墨铸铁的性能可以怎样来优化发动机的设计和功能。 基于在欧洲，亚洲和美洲的生产经验，应用蠕墨铸铁铸铁可以为减轻发动机的重量，尺寸，提高动力，降低噪音，震动和改善不平顺性提供新的机会。对于重载发动机来说更是如此。在乘用车中，采用蠕墨铸铁可以生产更小更紧凑的发动机缸体，这就使得整装蠕墨铸铁发动机比同样排量的铝合金发动机重量更轻。文中以V6和V8柴油发动机为例阐述了这种设计。本文还对蠕墨铸铁和铝给出了从开采石油到精炼汽油的能耗比较，比较结果更有利于铸铁气缸体。 前言 虽然在1948年人们就首次观察到了蠕虫状石墨铸铁，但是稳定生产蠕墨铸铁所需的狭窄控制范围妨碍了像气缸体这样复杂蠕墨铸铁零件的大批量生产;直到有了先进的过程控制技术，大批量生产才成为可能。还有，大批量生产还必须等到现代测量电子学和计算机技术的到来。随着1990年代铸造技术的发展和铸造方案的解决，第一款批量生产的发动机气缸体在1999年开始生产。今天，每个月为发动机和汽车制造商生产的蠕墨铸铁气缸体超过50,000个，其中包括：奥迪，克莱斯勒，达夫，戴姆勒，福特，现代，美洲豹，吉普，陆虎，曼，纳维斯达，梅赛德斯，标致-雪铁龙，雷诺，斯坎尼亚，大众和沃尔沃。 排放法规和对小体积高比性能的需求继续驱动柴油发动机技术的发展。虽然较高的的最高点火压力P max提高了发动机的燃烧效率，功能并使发动机更精致，所造成的增加的热负载和机械负载就需要新的设计方案。设计工程师需要在增加传统灰铸铁和铝合金零件的壁厚与重量和采用更高强度的材料，特别是蠕墨铸铁之间做出选择。 鉴于新发动机设计方案通常倾向于支持3到4代的车辆，所选用的工程材料必须既能满足当前设计需求，同时又能为未来性能的提升提供潜力，而且无须改变缸体的整体结构。较之普通灰铸铁和铝合金，蠕墨铸铁具有至少高75%的抗拉强度，高40%的弹性模量和几乎高一倍的疲劳强度；因此蠕墨铸铁就能很好地满足当前的和将来的发动机设计和功能的需求。 微观组织与性能 如图1所示，蠕墨铸铁中的石墨呈现为单独的‘蠕虫状’颗粒。正如在灰铁中一样，这些石墨颗粒是任意排列的长条状的，但是长度较短，厚度较厚，并且边缘也比较圆。虽然在二维平面观察时这些颗粒呈现蠕虫状，但是经深腐蚀在扫描电镜下(图2)观察时，这些单独的‘蠕虫’在共晶团内是与其近邻的石墨互相连接的。这些复杂的，珊瑚状的石墨形貌再加上不平整的表面和圆的边缘，使得石墨与铁基体之间有较强的结合力。这种蠕虫状石墨形貌阻止了裂纹的萌生和扩展。这就是为什么蠕墨铸铁比灰铸铁具有优良力学性能的原因。
蠕墨铸铁化学元素含量的多少 蠕墨铸铁作为一种新型铸铁材料出现在20世纪60年代。我国是研究蠕墨铸铁最早的国家之一。1966年山东省机械设计研究院发表了稀土高强度灰铸铁论文，标志了我国蠕墨铸铁生产技术的研制成功。国内外研究结果一致认为，稀土是制取蠕墨铸铁的主导元素。我国稀土资源富有，为发展我国蠕墨铸铁提供了极其有利的条件和物质基础 蠕墨铸铁的化学成分一般为： C%=3.4%~3.6%;Si%=2.4%~3.0%;Mn%=0.4%~0.6%;S%<0.06%;P%<0.07%。 球铁含量检测可以用南京华欣分析仪器制造有限公司HX型金属材料元素分析仪检测，可满足碳钢、高中低合金钢、不锈钢、生铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、耐磨铸铁、合金铸铁、铸钢等材料中的C、S、Mn、P、Si、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、V、Al、W、Nb、Mg、稀土总量等元素含量的检测。采用电弧燃烧炉燃烧样品，气体容量法测C，碘量法自动滴定测S；光电比色分析法测定其它元素。 主要技术参数： 1、测量范围：(该仪器可检测的元素较多，现以黑色金属中碳、硫、硅、锰、磷、镍、铬、钼、钛、铜、稀土、镁为例) C：0.020～6.000% S：0.0030～2.000% Si：0.010～6.000% Mn：0.010～18.00% P：0.0005～2.000% Ni：0.010～30.00% Cr：0.01～28.000% Mo：0.010～7.000% Ti：0.010～5.000% Cu：0.010～8.000% ΣRE：0.010～0.500% Mg：0.010～0.200% 2、测量精度：符合GB/T223.69-2008 GB/T223.68-1997 GB/T223标准 3、电子天平：称量范围0-100g 读数精度0.0001g
第四节球墨铸铁的铸造性能与铸造工艺特点 由于碳硅含量较高，球墨铸铁与灰铸铁一样具有良好的流动性和自补缩能力。但是由于炉前处理工艺及凝固过程的不同，球墨铸铁与灰铸铁相比在铸造性能上又有很大的差别，因而其铸造工艺也不尽相同。 一、球墨铸铁的流动性与浇注工艺 球化处理过程中球化剂的加入，一方面使铁液的温度降低，另一方面镁、稀土等元素在浇包及浇注系统中形成夹渣。因此，经过球化处理后铁液的流动性下降。同时，如果这些夹渣进入型腔，将会造成夹杂、针孔、铸件表面粗糙等铸造缺陷。 为解决上述问题，球墨铸铁在铸造工艺上须注意以下问题： （1）一定要将浇包中铁液表面的浮渣扒干净，?最好使用茶壶嘴浇包。 （2）严格控制镁的残留量，最好在0.06%以下。 （3）浇注系统要有足够的尺寸，以保证铁液能做尽快充满型腔，并尽可能不出现紊流。 （4）采用半封闭式浇注系统，根据美国铸造学会推荐的数据，直浇道、横浇道与内浇道的比例为4：8：3。 （5）内浇口尽可能开在铸型的底部。 （6）如果在浇注系统中安放过滤网会有助于排除夹渣。 （7）适当提高浇注温度以提高铁液的充型能力并避免出现碳化物。对于用稀土处理的铁液，其浇注温度可参阅我国有关手册。对于用镁处理的铁液，根据美国铸造学会推荐的数据，当铸件壁厚为25mm时，浇注温度不低于1315℃；当铸件壁厚为6mm时,浇注温度不低于1425℃。 二、球墨铸铁的凝固特性与补缩工艺特点 球墨铸铁与灰铸铁相比在凝固特性上有很大的不同，主要表现在以下方面： （1）球墨铸铁的共晶凝固范围较宽。灰铸铁共晶凝固时，片状石墨的端部始终与铁液接触，因而共晶凝固过程进行较快。球墨铸铁由于石墨球在长大后期被奥氏体壳包围，其长大需要通过碳原子的扩散进行，因而凝固过程进行较慢，以至于要求在更大的过冷度下通过在
4.1 蠕铁发动机缸体缸盖生产技术 汽车发展方向：提高功率、降低油耗、 减少排放、增加舒适性 发动机的比功率和比扭矩 2 比功率(kW/L) 比扭矩(Nm/L) 现在 60-65 150 下一代DI 柴油机 80 200 未来10年 100 第四节 蠕墨铸铁（Compacted Graphite Iron ，CGI Compacted Vermicular cast iron, CV 铸铁） ? 蠕铁发动机缸体缸盖 ? 蠕铁的应用
4 铸造、加工与装配水平与国外存在明显的差距。 新材料的应用落后于国外(现主要采用传统的灰铸铁或铝合 金)； (4) 研发能力低； (2) (3) (1) 大功率发动机的发展道路：消化→研仿→开发，缺少核心 技术； 国内发展大功率发动机目前存在的主要问题： 发动机传统材料：灰铸铁、铝合金——已不能胜任大功率发动机发展的要求 蠕墨铸铁(蠕铁，Compacted Graphite Iron ，CGI)具有高强度、优良的耐热性和导热性以及抗疲劳和尺寸稳定性，是唯一能同时满足技术、环保和节能要求的最先进的大功率发动机材料。 3
? 抗拉强度、屈服强度、疲劳强度低于球铁，但显著高于灰铸铁 ? 导热系数高于球铁，接近灰铸铁； ? 铸造性能接近灰铸铁； ? 具有与灰铸铁类似的减震、降噪性能； ? 切削加工性能优于球铁。 6 材质 基体 抗拉强度(MPa) 屈服强度(MPa) 疲劳强度(MPa) 弹性模 量(GPa) 硬度HB 导热系数 (W/m-K) 灰铁 P 230-300 114-210 95-110 105-115 175-230 45-52 蠕铁 F 290-380 200-260 155-185 130-145 130-190 40-50 P 400-520 280-350 190-225 140-155 215-250 31-42 球铁 F 400-600 285-315 185-210 155-165 140-200 32-38 P 600-700 375-480 245-290 160-170 240-300 24-32 4.1.1 蠕铁发动机的特点 (1) 蠕铁的组织和性能特点 5
4蠕墨铸铁 蠕墨铸铁是指其石墨化大部分呈蠕虫状，部分呈球状的一种铸铁，其组织和性能介于球墨铸铁和灰铸铁之间，具有良好的综合性能。 4.1蠕墨铸铁金相组织 4.1.1蠕化率评定 蠕化率表示蠕虫状形态石墨数或面积占总石墨数或面积的比例。表4-1和图4-1是我国蠕墨铸铁的金相标准（JB/T3829-1999）。 蠕15 a蠕95 b蠕85 c蠕75 d蠕65
e蠕55 f蠕45 g蠕35 h蠕25 i蠕15 图4-1 蠕墨铸铁蠕化率 4.1.2 蠕墨铸铁基体组织 一般蠕墨铸铁具有强烈的铁素体转变倾向，这导致强度和耐磨性降低。按照蠕墨铸铁金相评定标准JB /T3829-1999,如表4-2。
蠕墨铸铁力学性能如表4-3所示。 4.3蠕墨铸铁物理性能 密度：铁素体基体蠕墨铸铁7.05g/cm3,珠光体基体蠕墨铸铁7.10g/cm3。 蠕墨铸铁热导率如图4-2所示。 图4-2 不同蠕化率的蠕墨铸铁在不同温度下的热导率 1.片墨和蠕墨混合铸铁 2.蠕化率为95%的蠕墨铸铁 3.蠕化率为86%的蠕墨铸铁 4.蠕化率为60%的蠕墨铸铁 5.蠕化率为40%的蠕墨铸铁 6.球墨铸铁 由于石墨热导率比基体高得多，基体中铁素体热导率又比珠光体和渗碳体高，因此增加碳当量和铁素体量可以提高热导率。 4.4 蠕墨铸铁铸造性能 流动性：蠕墨铸铁碳当量高，接近共晶成分，又经蠕化剂去硫去氧，因此具有良好的流动性。 收缩性：蠕墨铸铁线收缩率和体收缩率见于表4-4。蠕墨铸铁的缩前膨胀大于灰铸铁，在共晶转变过程中有较大的膨胀力，因此，对铸型刚度要求较高。蠕墨铸铁的体收缩率与蠕化率有关，蠕化率越高，收缩率越低，越接近灰铸铁。反之，蠕化率越低，体收缩率越大，
球墨铸铁生产工艺的应用 发表时间：2016-05-20T16:02:51.440Z 来源：《基层建设》2016年1期作者：陈佳辉 [导读] 广东铸德实业有限公司本文主要针对废钢增碳、增硅生产球墨铸铁工艺的应用展开了探讨，详细阐述了化学元素的影响及选择。广东铸德实业有限公司广东江门 529000 摘要：本文主要针对废钢增碳、增硅生产球墨铸铁工艺的应用展开了探讨，详细阐述了化学元素的影响及选择，并对球墨铸铁的生产工艺作了系统的分析研究，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。 关键词：球墨铸铁；生产工艺；应用 0 引言 所谓的球墨铸铁，是指通过球化和孕育处理得到球状石墨，其可以有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度，并在如今的工业生产中有着广泛的应用。因此，我们需要保证球墨铸铁的生产质量，以为相关的工业生产打下坚实的基础。基于此，本文就废钢增碳、增硅生产球墨铸铁工艺的应用进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。 1 化学元素的影响及选择 化学成分对球墨铸铁的性能有较大影响。合理的化学成分是铸件力学性能和金相组织合格的前提。对高韧性球墨铸铁来说，在高碳当量的前提下，应满足高碳、低锰、低磷、低硫的原则。 1.1 碳 碳是强石墨形成元素，促进石墨化。一般来说含碳量高，易保证球化，获得球形石墨，且增加石墨数量。若石墨球形态好，数量多，直径小，则对基体的断裂就越小，力学性能也就越高。因此，应选择较高的碳量，碳含量不够的话可以采用增碳的方法实现。但含碳量也不能过高，否则容易产生石墨漂浮、石墨破碎等缺陷。一般碳的含量为：3.5%～3.8%。 1.2 硅 硅是强促进石墨化元素，硅若以孕育方式加入其作用更显著。硅含量不够的话可以采用增硅的方实现。含硅量增加，白口倾向减少，细化石墨，提高石墨球的圆整度。但硅量过高，会提高韧性－脆性转变温度，引发铸件脆性。含硅量控制在2.3%～2.6%之间。 1.3 锰 锰是阻碍石墨化元素，具有稳定渗碳体，提高强度，降低塑性和韧性，所以尽量降低锰量，尤其是高韧性球墨铸铁。 1.4 磷 磷是有害元素，极易偏析，含量较高会形成硬而脆的磷共晶，降低塑性和韧性。应尽可能降低磷元素的含量，控制在0.04%以下。 1.5 硫 硫也是有害元素，硫与稀土的亲和力很强，消耗球化剂，对球化效果和韧性、冲击性能影响较大，因此将硫控制在0.03%以下。 1.6 镍 镍是一种石墨化元素，加入镍合金化处理能提高球墨铸铁的低温冲击韧性。加入量0.2%～0.4%。 2 高韧性球墨铸铁的熔炼工艺 2.1 原、辅材料选择 熔炼高韧性球墨铸铁的主要材料是废钢、增碳剂、硅铁、回炉料、球化剂、孕育剂，镍铁等。原材料应无油、无锈、成分明确，对原、辅材料的要求见表1、表2。 2.2 配料 高韧性球墨铸铁的熔炼配料单见表3。 2.3 熔炼操作 按比例称料，然后按顺序向中频炉内加料，加料顺序为：回炉料→废钢→增碳剂→硅铁→回炉料→废钢。送电开始熔炼。全部炉料添
压铸件常见缺陷分析 一、锌合金压铸件表面有花纹，并有金属流痕迹产生原因： 1、通往铸件进口处流道太浅。 2、压射比压太大，致使金属流速过高，引起金属液的飞溅。 调整方法：1、加深浇口流道。2、减少压射比压。 二、锌合金压铸件表面有细小的凸瘤产生原因： 1、表面粗糙。 2、型腔内表面有划痕或凹坑、裂纹产生。 调整方法：1、抛光型腔。2、更换型腔或修补。 三、铸件表面有推杆印痕，表面不光洁，粗糙产生原因： 1、推件杆（顶杆）太长； 2、型腔表面粗糙，或有杂物。 调整方法：1、调整推件杆长度。2、抛光型腔，清除杂物及油污。 四、锌合金压铸件表面有裂纹或局部变形产生原因： 1、顶料杆分布不均或数量不够，受力不均： 2、推料杆固定板在工作时偏斜，致使一面受力大，一面受力小，使产品变形及产生裂纹。 3、铸件壁太薄，收缩后变形。 调整方法： 1、增加顶料杆数量，调整其分布位置，使铸件顶出受力均衡。 2、调整及重新安装推杆固定板。 五、锌合金压铸件表面有气孔产生原因： 1、润滑剂太多。 2、排气孔被堵死，气孔排不出来。 调整方法：1、合理使用润滑剂。2、增设及修复排气孔，使其排气通畅。 六、铸件表面有缩孔产生原因： 压铸件工艺性不合理，壁厚薄变化太大。金属液温度太高。 调整方法：1、在壁厚的地方，增加工艺孔，使之薄厚均匀。2、降低金属液温度。 七、铸件外轮廓不清晰，成不了形，局部欠料产生原因： 1、压铸机压力不够，压射比压太低。 2、进料口厚度太大； 3、浇口位置不正确，使金属发生正面冲击。 调整方法： 1、更换压铸比压大的压铸机； 2、减小进料口流道厚度； 3、改变浇口位置，防止对铸件正面冲击。 八、铸件部分未成形，型腔充不满产生原因： 1、压铸模温度太低； 2、金属液温度低； 3、压机压力太小， 4、金属液不足，压射速度太高； 5、空气排不出来。 调整方法：1、提高压铸模，金属液温度；2、更换大压力压铸机。3、加足够的金属液，减小压射速度，加大进料口厚度。 九、压铸件锐角处充填不满产生原因： 1、内浇口进口太大； 2、压铸机压力过小； 3、锐角处通气不好，有空气排不出来。 调整方法：1、减小内浇口。2、改换压力大的压铸机。3、改善排气系统 十、铸件结构疏松，强度不高产生原因： 1、压铸机压力不够； 2、内浇口太小； 3、排气孔堵塞。
I C S77.140.80 J31 中华人民共和国国家标准 G B/T26655 2011 蠕墨铸铁件 C o m p a c t e d(v e r m i c u l a r)g r a p h i t e i r o n c a s t i n g s (I S O16112:2006,C o m p a c t e d(v e r m i c u l a r) g r a p h i t e c a s t i r o n s-C l a s s i f i c a t i o n,MO D) 2011-06-16发布2012-03-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
目次 …………………………………………………………………………………………………………前言Ⅲ1范围1………………………………………………………………………………………………………2规范性引用文件1…………………………………………………………………………………………3术语和定义1………………………………………………………………………………………………4牌号1………………………………………………………………………………………………………5订货信息2…………………………………………………………………………………………………6生产制造2…………………………………………………………………………………………………7技术要求2…………………………………………………………………………………………………8取样和试块4………………………………………………………………………………………………9试验方法8…………………………………………………………………………………………………10复验8………………………………………………………………………………………………………11铸件的其他检验9…………………………………………………………………………………………12标识和质量报告10………………………………………………………………………………………13表面防护二包装二储运要求10 …………………………………………………………………………… ……………………………………………附录A(资料性附录)蠕墨铸铁力学和物理性能补充资料11 ………………………………………附录B(资料性附录)工艺因素对蠕墨铸铁机加工性能的影响12 ………………………………………………附录C(资料性附录)蠕墨铸铁的性能特点和典型应用13