球墨铸铁球化处理方法

球球墨铸铁600热处理力学摘要：一、球墨铸铁概述二、600热处理原理三、600热处理对球墨铸铁力学性能的影响四、应用案例及效果分析五、总结与展望正文：一、球墨铸铁概述球墨铸铁（Ductile Iron，简称DI）是一种铁素体基体，球状石墨为主要相组成的铸铁。

它具有良好的铸造性能、抗震性能和耐磨性，广泛应用于汽车、建筑、水利等领域。

球墨铸铁的性能受到热处理工艺的严重影响，其中600热处理是一种常见的方法。

二、600热处理原理600热处理，又称球墨铸铁石墨化退火，是将球墨铸铁件在高温（通常为600℃）下保温一段时间，使石墨球化，降低内应力，提高铸铁的韧性和塑性。

在这个过程中，铁素体基体逐渐转变为铁素体+石墨的双相组织，石墨球尺寸减小，分布更加均匀。

三、600热处理对球墨铸铁力学性能的影响1.提高韧性：600热处理使球墨铸铁的韧性得到显著提高，抗拉强度、屈服强度和伸长率等指标均有提升。

2.改善塑性：通过600热处理，球墨铸铁的塑性指标提高，可减少变形和破裂倾向。

3.降低内应力：600热处理有效降低球墨铸铁件内的残余应力，有利于防止裂纹产生。

4.优化组织：600热处理使石墨球尺寸减小，分布更加均匀，有利于提高铸铁的加工性能。

四、应用案例及效果分析1.汽车零部件：600热处理在汽车刹车盘、刹车钳等零部件的应用，提高了零件的韧性和抗疲劳性能，延长使用寿命。

2.建筑行业：600热处理应用于建筑用球墨铸铁件，提高了抗震性能和抗裂性能。

3.水利设施：通过600热处理，球墨铸铁闸门、管道等水利设施具有良好的抗磨性能和耐腐蚀性能。

五、总结与展望600热处理作为一种有效的球墨铸铁热处理方法，在提高铸铁力学性能、降低内应力、优化组织方面具有显著效果。

随着我国球墨铸铁产业的不断发展，600热处理技术将得到更广泛的应用。

球墨铸铁的球化与孕育处理工艺摘要：中国的球墨铸铁产量占世界的三分之一以上，与美国相比，同一球墨铸铁件的抗拉强度相差不大，但延伸率和冲击值较低，力学性能达不到要求，已成为生产高强度、高韧性球墨铸铁的瓶颈。

本文通过严格控制材料化学成分、优化冶炼工艺和孕育工艺等措施，生产出了满足qt600-10性能要求的铸造状态铸件。

关键词：球墨铸铁；球化处理工艺；孕育处理工艺1前言中国的球墨铸铁产量占世界的三分之一以上。

与美国相比，同一牌号球墨铸铁的抗拉强度相差不大，但伸长率和冲击值均较低，说明我国球墨铸铁生产原液态铁的冶金质量还有待提高。

技术水平有待提高。

高强度、高韧性球墨铸铁已成为qt600-10、qt700-5等高性能球墨铸铁生产的瓶颈。

qt600-10铸态生铁具有成本优势大，抗拉强度和伸长率高，但不易控制，需要发展相对稳定的球化工艺和合金，以保证高强度和高伸长率。

2化学成分的选择Qt600-10具有高强度、高伸长率的特点。

考虑到最大的经济性，铸造工艺可以满足技术条件，但必须严格控制化学成分。

化学成分选择如下：1)碳当量选择碳当量主要是为了提高铸件性能，消除铸件缺陷，获得良好的铸件，提高力学性能。

一般来说，碳当量的选择接近共晶点。

2)球墨铸铁中的锰、硫和氧在球化过程中可以中和镁和铈，少量的锰可以起到合金化元素的作用。

为了保证高伸长率，欧姆(Mn)的控制范围为：0.4%~0.6%。

3)磷和磷不影响石墨的球化，但可溶于铁溶液中，降低了铁溶液的共晶温度和凝固起始温度。

容易发生偏析，(P)一般控制在0.05%以下。

4)硫硫是抗石墨球化元素，在稀土和镁中加入铁和硫化物部分，其余的球化，属于有害杂质，(S)一般控制在0.02%以下。

5)加入少量铜可以改善铸件截面结构的均匀性，对基体有固溶强化和沉淀硬化的作用。

铜的质量分数一般控制在0.3%~0.5%之间。

6）加入微量元素锡和质量分数0.04%~0.08%，基体中珠光体含量显著增加。

球墨铸铁铸造工艺流程球墨铸铁是一种重要的金属材料，具有高强度、耐磨、耐腐蚀的特点，并且具有良好的可加工性。

下面将介绍球墨铸铁的铸造工艺流程。

首先，准备原材料。

球墨铸铁的主要原料是废旧球墨铸铁零件、废钢铁和废铁水等。

这些原料需要经过回收、焙烧和筛分等工艺，以保证原材料的质量。

其次，进行材料预处理。

将经过预处理的原材料送入熔炉中进行熔化。

熔炉温度的控制非常重要，一般情况下，熔炉温度要保持在1400℃左右，以确保原材料能够完全熔化。

然后，进行球化处理。

在熔化的金属液中加入镁合金或铝合金等球化剂，通过搅拌和混合，使金属液中的碳以球状分布，从而形成球墨铸铁。

接着，进行浇注。

将球化后的金属液倒入预先准备好的铸型中。

铸型的选择非常关键，一般采用砂型或金属型。

在浇注过程中要注意控制浇注温度和速度，以保证铸件的质量。

再次，进行冷却。

将铸件从铸型中取出后，放入水槽中进行冷却。

冷却的目的是迅速使铸件表面和内部冷却固化，以确保铸件的结构和性能。

然后，进行脱模。

经过冷却后的铸件，需要进行脱模处理。

脱模可以采用人工敲打、冲击或使用特殊的脱模工具进行操作。

最后，进行后处理。

包括切割、磨削、修整、喷漆等工艺。

切割是将铸件切割成所需的形状和尺寸，磨削是为了提高表面光洁度和精度，修整是为了去除铸件上的缺陷，喷漆是为了保护铸件表面并提高外观质量。

综上所述，球墨铸铁的铸造工艺流程包括原材料准备、材料预处理、球化处理、浇注、冷却、脱模和后处理等环节。

每一个环节都需要经过严格的控制和操作，以确保最终得到优质的球墨铸铁铸件。

2.1 炉料选择
球铁球化剂的加入效果条件是：高碳、低硅、大孕育量。

为了稳定化学成分和有效地控制促进白口化元素和反球化元素，保证熔炼铁水的质量，选用张钢Z14生铁，其化学成分：C＞3.3％，Si 1.25％～1.60％,P≤0.06％，
S≤0.04％。

2.2 球化剂的选择
球化剂的选用应根据熔炼设备的不同，即出铁温度及铁液的纯净度（如含硫量、氧化程度等）而定。

我国最常用的是稀土镁硅铁球化剂，采用这种球化剂处理时，由于合金中含硅量较高，可显著降低镁处理时反应的剧烈程度。

同时也能因增硅而有些孕育作用。

电炉生产时，因温度相对较高，所用球化剂的化学成分见表１。

表1 球化剂FeSiMg8Re7化学成分
项目
出铁温度
/℃S %
球化剂成分/%
Mg Re Si
电炉1420~1480≤0.047.0~9.0 6.0~8.0≤44.0
3 炉前控制
3.1 化学成分选择
球铁原铁液应高碳、低硅、低硫、低磷。

控制好硫的含量，是生产球铁的一个重要条件。

几种牌号的球铁的化学成分见表2。

3.2 球化和孕育处理
球化剂加入量应根据铁液成分、铸件壁厚、球化剂成分和球化处理过程的吸收率等因素分析比较确定。

一般为1.6％～2.0％，若球化剂放置时间较。

球墨铸铁中石墨的球化率及球化级别球化率及球化级别按照GB/T9441-1988《球墨铸铁金相检验》评定，该标准将球化级别分为6 级。

首先观察整个受检面，之后，从最差的区域开始，连续观察5 个视场，以其中 3 个最差视场的多数对照级别图谱评定。

提高球化率的关键是球化处理和孕育处理。

球化处理方法：采用稀土镁合金的凹坑冲入法，简单易行，但烟尘较大。

采用低稀土镁合金盖包处理，镁的收得率可达50%以上，且可解决烟尘问题。

孕育处理可采用二次或三次孕育，球化包内孕育剂可用75 硅铁，浇包内可加抗衰退(例如含钡)孕育剂。

倘有必要，再用随流孕育或型内孕育。

5 级球化和6 级球化的石墨都是以蠕虫状石墨为主，5 级球化是蠕虫状石墨呈分散分布；6 级球化是蠕虫状石墨呈聚集分布。

两者主要区别如下：(1) 宏观组织聚集分布时，断口上出现稀疏的小黑点，蠕虫状石墨聚集程度增加时，黑点增大，数量也随之增加和密集；蠕虫状石墨分散分布时，其数量较聚集分布为少，断口不会出现小黑点。

(2) 微观特征蠕虫状石墨分散分布时，其长宽比较小，呈短而粗的棒状，端部圆钝，常与团状共存。

4～5 条蠕虫状石墨丛集一处者，称为聚集分布，此时蠕虫状石墨弯曲、扭转的趋势增加。

观察三维形貌，聚集分布的几条蠕虫状石墨往往是同一蠕虫状石墨的不同分枝，这种结构，比表面积较大，分枝与分枝间的距离较近，有利于碳的扩散，故铸态或热处理后，聚集分布的蠕虫状石墨周围容易形成铁素体。

(3) 化学成分蠕虫状石墨聚集分布时，宏观化学成分中残留镁量和稀土量都较低，含硅量较高。

图号：图号：光学放大倍数：100×光学放大倍数：100×浸蚀剂：未侵蚀浸蚀剂：未侵蚀材料及状态：球墨铸铁材料及状态：球墨铸铁处理：铸态处理：铸态组织及说明：图中石墨呈球状，少数团状，球化率为≥95%，球化级别为1 级。

组织及说明：图中石墨大部分呈球状，余为团状和极少量团絮状，球化率为90%～＜95%，球化级别为2 级。

2.1 炉料选择
球铁球化剂的加入效果条件是：高碳、低硅、大孕育量。

为了稳定化学成分和有效地控制促进白口化元素和反球化元素，保证熔炼铁水的质量，选用张钢Z14生铁，其化学成分：C＞3.3％，Si 1.25％～1.60％,P≤0.06％，
S≤0.04％。

2.2 球化剂的选择
球化剂的选用应根据熔炼设备的不同，即出铁温度及铁液的纯净度（如含硫量、氧化程度等）而定。

我国最常用的是稀土镁硅铁球化剂，采用这种球化剂处理时，由于合金中含硅量较高，可显著降低镁处理时反应的剧烈程度。

同时也能因增硅而有些孕育作用。

电炉生产时，因温度相对较高，所用球化剂的化学成分见表１。

表1 球化剂FeSiMg8Re7化学成分
项目
出铁温度
/℃S %
球化剂成分/%
Mg Re Si
电炉1420~1480≤0.047.0~9.0 6.0~8.0≤44.0
3 炉前控制
3.1 化学成分选择
球铁原铁液应高碳、低硅、低硫、低磷。

控制好硫的含量，是生产球铁的一个重要条件。

几种牌号的球铁的化学成分见表2。

3.2 球化和孕育处理
球化剂加入量应根据铁液成分、铸件壁厚、球化剂成分和球化处理过程的吸收率等因素分析比较确定。

一般为1.6％～2.0％，若球化剂放置时间较。

球墨铸铁常用的热处理方法有几种球墨铸铁组织中,石墨呈球状,对基体的削弱和破坏作用比片状石墨弱;球铁性能主要取决于基体组织,石墨的影响居次要地位;以各种热处理方式改善球铁的基体组织,即可程度不同地提高其力学性能;由于化学成分、冷却速度、球化剂等因素的影响,在铸态组织中,尤其是铸件薄壁处常出现铁素体+珠光体+渗碳体+石墨的混合组织;热处理的目的就在于获得所需要的组织,从而改善力学性能;球墨铸铁常用的热处理方法如下;1低温石墨化退火加热温度720~760℃;随炉冷却至500℃以下出炉空冷;使共析渗碳体分解,获得铁素体基体的球铁,以提高韧性;2高温石墨化退火880~930℃,转至720~760℃保温,随炉冷却至500℃以下出炉空冷;消除白口组织,获得铁素体基体的球铁,提高塑性,降低硬度,增加韧性;3完全奥氏体化正火880~930℃,冷却方式：雾冷、风冷或空冷,为减少应力,增加回火工序：500~600℃,获得珠光体+少量铁素体+球状石墨,提高强度、增加硬度和耐磨性;4不完全奥氏体化正火820~860℃加热,冷却方式：雾冷、风冷或空冷,为减少应力,增加回火工序：500~600℃,获得珠光体+少量分散的铁素体组织,得到较好的综合力学性能;5调质处理840~880℃加热,冷却方式：油或水冷,淬火之后的回火温度：550~600℃,获得回火索氏体组织,提高综合力学性能;6等温淬火840~880℃加热,在250~350℃盐浴中淬火,获得综合力学性能,尤其能提高强度、韧性与耐磨性;热处理加热时,铸件入炉温度一般小于350℃,加热速度视铸件尺寸与复杂程度而定,在30~120℃/h之间选择;尺寸大、复杂件的入炉温度要低,升温速度要慢;加热温度则取决于基体组织和化学成分;保温时间按铸件壁厚而定;此外,球铁铸件还可以采用高频、中频、火焰等方法作表面淬火,以获得高硬度、耐磨性以及抗疲劳性能;也可以软氮化处理,提高铸件耐磨性;。

一、前言管的生产行业，而且普及很快。

这种球化方法之所以得到广泛的推广和应用，同冲入法球化相比，有如下优点：剂的比重3-4kg/cm3，要轻于铁水的比重7.5kg/cm3。

所以，有一部份球化剂还没有熔化就已经漂浮在熔化剂用钢带包起来，加工成线状再盘起来使用，称为“包芯线”。

球化时再用喂丝机将“包芯线”直接插到球化包内已调好成份的原铁水里进行球化反应，这种喂丝球化，球化剂的吸收率可达到90%以上。

2、采用冲入法球化，每吨铁水需要球化剂15kg-18kg。

采用“包芯线”喂丝球化，每吨铁水需要“包芯线”25m，约10kg。

3、喂丝球化是边送丝边球化，“包芯线”几乎插到球化包的下1/3处进行球化反应，铁水随着球化反应的沸腾而进行搅拌，使铁水球化均匀，达到良好的球化效果。

4、冲入法球化时的除尘，在国内和国际都是很难解决的大问题，烟尘不但污染了环境，而且烟尘中排放的mgo、mgs等有害原素，直接侵害劳动者的身体健康。

喂丝球化是在球化房内进行球化处理的，球化时散发出的烟尘通过除尘器处理掉了，即保护了环境又保护了劳动者的身体健康。

5、冲入法球化包是靠机械传动，人工摇包将铁水翻到扇形包内，即消耗掉一定的机械备件，又增加了工人的劳动强度。

而喂丝球化包，是吊车工自己主、付钩配合，将铁水翻到扇形包内。

二、喂丝球化设备1、喂丝房喂丝房有如下设备构成：⑴喂丝房；⑵喂丝机；⑶台车；⑷液压站；⑸包盖升降机构；⑹包盖；⑺除尘设备；包盖、台车如下图：双工位喂丝房如下图：单工位喂丝房如下图：2、球化包及包梁3、小管使用的中间包4、吊钩称三、喂丝球化对原铁水的要求C≥3.9%，Si≥1.0%，P≤0.03%，S≤0.03%,Mn：0.4一0.6%。

四、“包芯线”的基本化学成份(25-30)Mg :29-31% Si :40-45% Ca :2--7% Re :1—3% Ba ; 1--2% MgO :≤1.0% Al :≤1.5%五、纯镁球化剂“包芯线”加工规范1、芯料粒度：0—6mm, 其中0.5—4mm含量＞75%；2、芯线直径13mm(+0.6mm-0),铁皮厚度4.2mm,芯料重230－250g/m;六、“包芯线”质量检查1、包覆应牢固、缝正、不漏粉、不开缝、不折线、无虚包、空包、表面光洁、无油污。