球化过程及主要缺陷分析 文档

实战专家总结:球化不良缺陷的13条原因,预防措施该如何做？一、原因分析（1）原铁液含硫量过高。

脱硫效果不好。

（焦碳、新生铁、筑炉耐火材料含硫量高）（2）铁液熔化温度太高，炉内停留时间太长，铁液严重氧化，产生“死”铁水。

（3）残余球化剂量不足。

（4）炉料含有反球化元素。

（5）炉料严重锈蚀。

（6）孕育剂粉化，孕育效果差。

（7）球化合金氧化镁过高，有效镁含量低，成分不稳定。

（8）铁液包的高径比不合理（合理的为 1.5），球化剂上浮快，球化不稳定。

（9）球化合金在包内未覆盖好，冲入铁液后上浮太快，反映剧烈，导致残留镁量太低。

（10）低镁低稀土合金（含钙）结在包底。

（11）高镍奥氏体球墨铸铁的球化合金中含有稀土。

（12）出炉温度太高，合金烧损严重。

（13）冲入法包坑太浅，或浇包使用后堤坝损坏，导致合金反应太快。

二、防止方法（1）尽量选用低硫的焦碳和新生铁。

控制筑炉材料的含硫量。

（2）锈蚀严重的炉料要抛丸处理。

（3）不同材质的炉料要分类堆放，严防串料。

（4）炉内炉外脱硫，适当提高球化剂加入量。

（5）球化处理时，防止炉渣出到铁液包中。

（6）操作中严防铁液氧化。

电炉熔化和保温时，要用珍珠岩覆盖。

（7）在保证球化的前提下，尽量降低出炉温度。

（8）注意球化处理操作，调整铁液包的高径比，球化剂和硅铁上面要覆盖铁销或珍珠岩，防止铁液与球化剂作用过分激烈或“结死”包底。

（9）镁球化处理中，加入少量稀土，可中和反球化元素的干扰。

（10）包坑与堤坝按要求，损坏后要及时修复。

（11）使用配比合适、成分稳定的中间合金采用随流孕育和二次孕育。

（12）交界铁液要分离干净。

（13）厚大件球化处理时可冲入一些钼、铜、锑、铋等合金元素。

也可采用重稀土合金球化剂。

（14）使用低镁、低稀土合金，使球化处理反应平缓；减少镁的烧损。

（15）高镍奥氏体球墨铸铁处理用不含稀土的镍镁或硅镁合金。

（16）采用喂丝处理铁水包的出铁量要适当，或适当加高铁水包，留下喂丝时铁液反应空间。

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镁减少的原因是：与硫化合形成的硫化镁进入熔渣 ，上浮至铁液表面；铁液停留过程中，镁不断蒸发形 成气泡逸出铁液；镁及铁液-空气界面上的氧（或铁液 中以化合态存在的氧）反应产生的MgO进入熔渣。
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二、铁液原始含硫量与处理后初始残留镁量对衰退的影响
处理后的球铁液在感应炉中保温， 对不同时间镁、硫含量测定的结果 表明：两种元素的含量变化呈现C形 曲线关系（图1）。保温过程的前期， 镁、硫量均下降，而在后期，镁继 续减少，硫量却有所回升（即“回 硫现象”)。
图1 铁液含硫量与残留镁量 A区域：球数衰减 B区域：蠕虫 石墨增多 C区域：片状石墨增多
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初始残镁量高时，不但与硫的反应充分，而且气 化逸出的量也较多，因此，保温后期残留的硫少，而 残镁量仍保持一定水平。即使有回硫现象发生，也有 足够的镁量与之反应，因此后期增硫不显著。
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球化衰退的影响因素
制作人：宋 娟 榆林职业技术学院
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一 铁液停留时间对衰退的影响 二 铁液原始含硫量与处理后初始残留镁量对衰退的影响
镁的损失速率有更明显的影响。包衬或炉衬材料对镁的 即使高硫铁液，也能处理成球墨铸铁，但是往往因球化衰退而造成废品。
铁液与周围介质接触面积对衰退的影响 含有稀土元素的球化剂，比单纯含镁的球化剂有更好的抗球化衰退作用。

球化过程及主要缺陷分析一、球化处理程序及要点浇包①浇包应修成凹式和堤坝式，这样可防止合金漂浮；②铁包高度与直径之比在1.6～2.2之间为好，比值大，可以保证铁液有足够静压力，从而有效的吸收镁，但比值过大，又不便于工人修包；③浇包一定要烘干才能使用。

稀土镁合金①块度适当，过小易结包底，过大则漂浮烧损；②中间合金要当天开封，当天使用，这样防止吸潮和氧化；③合金中Mg含量8%～10%之间为好，过高，反应激烈，铁液喷溅，白光眩目。

过低，加入量大，铁液降温太多，不利于夹杂物上浮。

合金装置①合金放置于凹坑方和堤坝内，适当紧实，表面加盖苏打或稻草灰；②温度高时，其上适当压铁片和钢板；③浇包凹坑方要贴近浇包嘴，这样可防止直接冲入合金上方。

球化时间正常球化反应为1～2分钟，过短则漂浮烧损大，要注意球化衰退，过长也许温度低，要注意皮下气孔。

后补铁液①后补3/4铁液，必要时可在出铁槽进行1次孕育；②补铁液时应注意有无火苗窜出，如无火苗（或火苗弱小），则应采取相应措施。

扒渣浇注扒渣干净，盖好草灰，准备浇注。

二、主要缺陷及防止措施防止球化不良现象：在银白色的断口上，分布有肉眼可见的黑点，越往中心越密。

观察其组织，除球状石墨外，尚有大量片状石墨存在。

原因：1、球化元素加入量不够；2、原铁液含硫高；3、铁液中反球化元素含量过高；4、铁液过度氧化；5、补液量过多；6、合金漂浮或冻结包底。

措施：1、炉料方面：每批外购料除要有质保书外，还要自行对关键元素（如Mg、Re、C、S、As等）进行检测。

自制合金也要随机抽样化验，并要做到当天熔制当天破碎和使用。

2、熔炼方面：严格按照操作指导书的要求配制铁水，各元素的最终成分应该在一定的变化范围内。

3、处理方面：球化剂不可压得过紧和过松，并且放入包内时间越短越好。

一定要做到定量出液，特别要防止包内进渣，处理后要及时搅拌，扒净浮渣，盖好草灰。

防止皮下气孔现象：经常在铸件上表面的表层内，一般位于表面下0.5m m～3mm处，形成分散细小的圆形或椭圆形光滑孔洞，直径多在1～3mm左右。

东莞球墨铸造厂讲解球墨铸件球化不良、石墨漂浮的缺陷东莞球墨铸造厂在球铁生产中，往往因处理工艺及原材料等原因，会使铸件产生各种缺陷，从而影响铸件的内在质量，降低铸件的力学性能。

球化不良：(1)宏观特征球化不良表现在铸件断面上出现芝麻点的黑斑，愈接近铸件中心，黑色斑点愈密集，随着球化不良的严重程度增加，黑点的直径也随之增大，数量也在增加量。

(2)微观特征金相观察为集中分布的厚片状石墨，极少量的球状石墨，且球状石墨特别圆。

在厚片状石墨周围出现铁素体组织，这种组织使球铁的力学性能急剧下降。

(3)原因分析形成球化不良的主要原因是球化反应时中间合金数量不够所造成①合金加入量少;②球化剂数量合适，但铁水中含硫量高;③铁水被氧化致使镁量烧损而造成球化剂含量不足等原因。

(4)生产中防止球化不良应采取的措施①球化剂要有足够的加入量;②在球化处理时，应尽量防止镁的烧损，提高球化剂吸收率;③严格控制原铁水含硫量，应选用低硫生铁;④铁水温度应控制在工艺要求范围内，铁水温度过高会产生球化剂烧损过多，温度过低合金易“结死”，均会产生球化不良。

2.石墨漂浮(1)宏观特征石墨漂浮常出现于铸件上表面、试块边缘及冒口底部，在断口上表面出现一层界限明显且平整的黑斑。

(2)微观特征其石墨聚集，呈开花状和枝荔状，有的完全爆裂。

这种组织严重削弱了球铁的力学性能，使材料的强韧性指标明显下降。

(3)原因分析产生石墨漂浮的主要原因为碳硅当量过高(碳当量>4.55%)。

当碳硅当量超过共晶成分，因浇铸温度高，铁水在凝固前就析出石墨，若液态停留一段时间，此时石墨长大并聚集，由于石墨的密度远比铁水轻，聚集石墨易上浮，有时夹杂物也被带到铸件的上表面，从而在铸件上表面产生石墨漂浮;在同等条件下(碳当量相同)，铸件愈大，浇铸温度愈高，冷却速度越慢，则铁水在铸型内保持高温液态时间长，石墨有足够的上浮时间，因而石墨漂浮愈严重。

(4)防止石墨漂浮应采取的措施①严格控制碳硅当量，碳不应超过4%，硅不应超过3%，厚大铸件的碳硅量应更低;②提高冷却速度，在壁厚处放置冷铁等;③加入少量强烈阻止石墨化的元素，如加入钼可防止石墨漂浮;④严格控制稀土元素残留量。

一、概述复相球墨铸铁磨球是我厂于2000年开发的新产品，用于原低合金磨球的升级换代。

我厂年产该类磨球量近万吨，在实际生产中，由于不同种类缺陷的存在，使磨球在实际工况条件下常出现不耐磨、失圆等影响磨球使用寿命的不利因素，为此有必要对各类缺陷进行分析，并制定相应的防止方法，用于指导生产实践。

二、常见缺陷及特征1．球化不良和球化衰退二者缺陷特征相同。

(1)宏观特征铸件断口为银灰色上分布芝麻状黑色斑点，其数量多、直径大，表明程度严重。

若全部呈暗灰色粗晶粒，表明球化不完全。

(2)金相组织集中分布大量厚片状石墨，其数量越多、面积越大，表明程度越严重，球化不完全时呈片状石墨。

(3)产生原因原铁液含硫高，以及严重氧化的炉料中含有过量反球化元素；处理后铁液残留镁和稀土量过低。

铁液中溶解氧量偏高是球化不良的重要原因。

选用低硫焦炭和金属炉料，必要时进行脱硫处理。

另外，应进行废钢除锈，以及增加球化剂中稀土元素用量，严格控制球化工艺。

2．缩孔和缩松特征和产生原因：缩孔产生于铁液温度下降发生一次收缩阶段。

如大气压把表面凝固薄层压陷，则呈现表面凹陷及局部热节凹陷，否则铁液中气体析出至顶部壳中聚集成含气孔的内壁光滑的暗缩孔，有时也与外界相通形成明缩孔，则内表面虽也光滑，但已被氧化。

球墨铸铁共晶凝固时间比灰铸铁长，呈粥状凝固，凝固外壳较薄弱，二次膨胀时在石墨化膨胀力作用下使外壳膨胀，松弛了内部压力。

因此在二次收缩过程中，最后凝固的热节部位内部压力低于大气压，被树枝晶分隔的小熔池处成为真空区，完全凝固后成为孔壁粗糙且排满树枝晶的疏松孔，即缩松缺陷。

宏观缩松产生于热节区残余铁液开始大量凝固的早期，包括了残余铁液的一次收缩和二次收缩，因而尺寸略大且内壁排满枝晶，呈灰暗疏松孔或蝇脚痕状黑点；微观缩松产生于二次收缩末期，共晶团或其集团间的铁液在负压下得不到补缩凝固收缩而成，常见于厚断面处。

3．皮下气孔(1)形貌特征铸件表皮下2～3mm处均匀或蜂窝状分布的球形、椭圆状或针孔状内壁光滑孔洞，直径0.5～3mm，可在热处理和抛丸清理后暴露或机加工时发现，小件中较多。

潜在价值。
合作与交流
强调了加强国际合作与 交流，共同推动球化处 理工艺技术的发展和应
用的重要性。
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生产过程的自动化与智能化
总结词
通过自动化与智能化技术，可以提高生产效率、降低 能耗、减少人工干预，进一步优化球化处理工艺。
详细描述
随着自动化与智能化技术的不断发展，越来越多的企 业开始将这些技术应用于球化处理工艺中。通过自动 化技术，可以实现生产过程的自动化控制，提高生产 效率；通过智能化技术，可以对生产过程进行实时监 控和预测，及时发现和解决潜在问题，降低能耗和减 少人工干预。这些技术的运用，可以进一步优化球化 处理工艺，提高企业的生产效率和产品质量。
球化处理工艺的应用范围
球化处理工艺广泛应用于铸铁 制品的生产，如机床、汽车、 拖拉机等机械制造业中。
由于球化处理工艺可以提高铸 铁制品的力学性能和耐磨性， 因此可以延长其使用寿命，提 高产品质量。
此外，球化处理工艺还可以应 用于其他金属材料的处理，如 钢、铝合金等。
CHAPTER 02
球化处理工艺流程
预处理
去除杂质
在球化处理前，需要对原材料进 行严格筛选，去除其中的杂质和 有害元素，以确保球化处理的质 量和效果。
破碎与筛分
对于大块的原材料，需要进行破 碎和筛分，使其达到合适的粒度 和分布，以便于后续的球化处理 。
球化剂的选择与配置
根据原材料性质选择合适的球化剂
不同的原材料需要不同的球化剂，选择合适的球化剂是保证球化处理效果的关 键。
CHAPTER 06
案例分析
某公司球化处理工艺的应用实例
案例概述
工艺流程
某公司在生产过程中采用了球化处理工艺 ，有效地提高了产品质量和生产效率。

我公司球化不良问题汇总及措施供大家分享石墨漂浮的产生原因，传统的看法是铁水的碳当量超过共晶点。

当过共晶的铁液冷却到液相线以下时, 开始在液相中析出小石墨球。

随着温度的下降石墨球逐渐长大, 在共晶转变时已经有相当大的尺寸了。

这时石墨球周围尚无奥氏体圈产生。

由于石墨的比重小, 加上镁蒸汽泡上浮时的带动, 使部分石墨球上浮至铸件上表面聚集, 随后在共晶转变时迅速长大, 结果形成石墨漂浮。

球化不良因数.存在问题及措施:(1) 碳当量: 碳当量过高, 初生石墨愈多。

以致铁液在高温时就析出大量石墨。

由于石墨的密度比铁液小, 在镁蒸汽的带动下, 使石墨漂浮到铸件上部。

碳当量越高, 石墨漂浮现象越严重。

应当指出, 碳当量太高是产生石墨漂浮的主要原因, 但不是唯一原因, 铸件大小、壁厚也是影响石墨漂浮的重要因素。

因此严格控制碳当量, 不得大于4.16 %。

存在问题及措施:现在具体做法是液相线放在上限1235左右，但是现在不是很高1225---1230，有些时候后期增碳过多，碳粉还未来得及完全容入铁液就浇液相线，故可能造成实际铁液液相线更底，碳当量过大而引起石墨漂浮，炉前熔炼时碳可以适当配高一点(2)尽量降低浇注温度, 生产中控制在1 290 ℃～ 1 320 ℃之间。

一般情况下, 浇注温度越高, 出现石墨漂浮的倾向越大, 这是因为铸件长时间处于液态有利于石墨的析出。

存在问题及措施:一般情况下浇注温度还是合适的，但是在浇完中间层后铁水包不应再搅动，如果搅动的话加剧了铁水氧化，推动了球化衰退；同时增大了铁水冷却速度，造成轧辊后期浇注温度偏底使得结合层不良，特别是吨位较高的由于浇注时间长影响更大，故浇完中间层后铁水包不应再搅动，最好加盖适量稻草简慢温度的降低。

(3)严格控制Si 量,硅一方面具有促进石墨化、提高铁素体含量的作用,另一方面又有促进球化衰退、导致低温脆性、促进碎块状石墨形成的作用。

特别是原铁水的Si 量，同样的硅量以孕育形式加入则少产生石墨漂浮。

石 150 墨 130 数 量 110
个/mm2
90 70 50
0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 Mg - 含量 W%
2.5 2.3 2.1 1.9
缩 松 趋 势
1.7 1.5 1.3 1.1 0.9 0.7 0.5
0
0.02
Mg-含量 W%
0.04
0.06
0.08
球化包 盖密封
少光和熏烟反应,吸收 较佳选用低Ca高镁,粒 度不甚要求
工艺参数对选择球化剂的影响
选用Mg5%球化剂
Si 的含量
1.5～1.8% 1.5 1.8%
选用Mg Fe Si/低Si含 10%Mg的球化剂 选用低Si的球化剂
工艺参数对选择球化剂的影响
可用任何球化剂
S 含量
0.025 - 0.04%
球化处理
主講人:易金生
球化工程 = 保安工程
保安工程:赋予制品特性存 保安部品:就是制品特性失
在的制造工程 效时,会危及使 用者生命安全的 制品
球化处理的目的
改变石墨形状 改变机械性质 满足客户要求
改变石墨形状
片状石墨 球状石墨
改变机械性质
增加抗拉强度 增加屈服强度 增加延伸率
片状石墨
球化处理
球化处理治具应注意事项:
球化处理的工艺流程 球化包设计的形式 球化包筑包的管理 球化包烘烤的管理 球化包更換的管理 球化处理防误设施的有效性
球化处理过程应注意事项:
球化包干燥程度的檢測 球化室的大小与深淺的檢測 球化包內部清洁的維護 球化剂/覆盖剂的选材 球化剂投入及覆盖的管制 球化剂/覆盖剂粒度的管理
选用高Mg高稀土元素 的球化剂渣较多 需先行脱硫处理 (工业苏打粉)

影晌因素(1)碳当量:铁液的碳当量人高时(尤其是硅含量也高时)将使石里球化受到影响。

试验表明, 对于厚壁铸件，当碳当盆超过共晶成分时就有町能产生开花状石墨。

但是提高铁液的含碳最有利于镁回收率的提高。

因此生产中人多采用高碳低硅的原则，通常含硅量控制在2%左右。

此外，碳当屋的选取还与铸件壁厚付关:当壁厚为6.5 —76mm时，碳当量为4.35%--4.7%; 当壁厚＞761山117碳当量为4.3% — 435 % 0 .(2)硫:当铁液中的含硫量太高时，硫与镁和棉土生成硫化物•因其密度小而上浮到铁液表面，而这些硫化物与空气中的载发生反应生成硫，硫又回到铁液，又重复上述过程，从而降低了镁号稀土金屋。

当铁液中的硫人于0一1%时，即使加入多量的球化剂，也不能使石墨完全球化。

(3)稀土与镁:稀土与镁含量过低时，往往产生球化不良或球化衰退现彖。

一般工厂要求球化剂的加人量为1.8% — 2.2%0(4)壁厚:铸件壁太厚也容易产生球化不良及衰退缺陷，主要是因为铁液在铸型中长时间处于液态，镁燕汽上浮，造成镁禽量降低;共晶时人量石墨生成而释放出的结晶潜热使奥氏体壳重新熔化，石墨伸出壳外而崎形长大，形成非球状石墨。

(5)温度:若铁液沮度过高，铁液氧化严重，由于镁与稀土易与氧化物产生还原反应，而使得镁、稀土含量降低，同时高温也将增加镁的烧损和蒸发;铁液沮度太低，球化剂不能熔化和被铁液吸收，而上浮至铁液表面燃烧或被氧化。

(6)滞留时间:铁液中镁的含最是随孕育处理后停留时间的增加而减少，其主要原因是因硫及镁、稀土的氧化与燕发造成的。

图5反映了滞留时间与残镁屋的关系(1), 一般情况卜，滞留时间不超过20mino(7)浇冒II:浇冒II若设计不合理，会产生浇注时间太长、铁液飞溅以及卷入空气，使镁、稀土氧化严重。

S.2防止措施⑴严格控制铁液成分:选择合适的碳当量;铁液中的含硫量应小于0 08% (其中生铁含硫不得大于0.03%,焦碳含硫不得大于0 08%),可采用小苏打进行脱硫。

1.球化衰退：这是由于球化铁水停留时间较长，残留镁逐渐减少，熔渣没有及时扒除，硫还会回到铁水中，使凝固组织中的石墨减少甚至消失，衰变为不规则状、蠕虫状或片状石墨。

这种球化衰退与球化剂中稀土含量较低、或者球化剂加入量偏低有一定的关系，但紧靠增加其加入量也很不可取，因为镁残余量高了，熔渣量和渗碳体都会增加，在厚大断面中还会使石墨球蜕变为蝌蚪状石墨。

生产实践表明：原铁水含硫量低对防止球化衰退才是有效的。

2.黑渣：它一般发生在铸件的上部（浇注位置），主要分为块状、绳索状和细碎黑渣。

黑渣的主要成分硅酸镁，是由铁水中MgO和Si02反应生成的，并受其相对含量的影响。

因此，作为控制黑渣的措施之一就是减少镁的残余量（加镁0.15%时，渣总量约占铁水重量的0.1%）,而残余稀土因与氧有很强的亲和力，在减少黑渣方面有明显的效果。

3.缩孔缩松：缩孔常出现在铸件最后凝固部位（热节处、冒口颈与铸件连接处、内角或内浇口与铸件连接处）,是隐蔽于铸件内部或与外表连通的孔洞。

缩松，宏观的出现在热节处，细微的收缩孔洞，大多是孔洞内部互相连通。

与球化元素有关的是，要控制残余镁和稀土不能过高，这对减少宏观和微观缩松都有明显效果，缩松倾向几乎与球化元素成正比。

3.石墨漂浮：过共晶成分的厚壁球铁件中，在浇注位置顶部，常常出现一个石墨密集区域，即〃始末漂浮〃现象，这是由于石墨与铁水密度不同，过共晶铁水直接析出的石墨受到浮力作用向上所致。

石墨漂浮程度与碳当量、球化元素的种类及残留量、铸件凝固时间、浇注温度等因素有关系。

镁能使球铁的共晶含碳量提高，碳当量相同的铁水，提高其残余镁量就能减少石墨漂浮，残留稀土量过高，有助于爆裂状石墨的升成。

4.石墨球异化：石墨球异化出现不规则石墨，如团块状、蝌蚪状、蠕虫状、角状或其他非圆球状。

这是由于球状石墨沿辐射方向生长时，局部晶体生长模式和生长速率偏离正常生长规律所致。

铸件中残余球化元素量超出应有范围时，如残余镁太高，超过了保持石墨球化所需的最低量时，也会影响石墨结晶条件，就容易产生蝌蚪壮石墨。

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球化衰退铸造缺陷的特征及原因
制作人：郭静静 榆林职业技术学院
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球化衰退的特征是，炉前球化良好，在 铸件上球化不好；或者同一浇包的铁液，先 浇注的铸件球化良好，后浇注的铸件球化情 况不好。
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2MgS+O2=2MgO+2S 2Ce2S3+3O2=2Ce2O3+6S 此时，所发生的硫又进入铁液中，与镁、稀土发生反应：
Mg+S=MgS 2Ce+3S=Ce2S3
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随铁液停置时间的延长，硫不断与镁和 稀土作用，不断生成MgS、Ce2S3，它们又 不断地被空气中的氧气所氧化，循环进行。 结果，消耗了铁液中的镁和稀土，硫又重 新从浮渣进入铁液中，出现“回硫现象”。
球化衰退的 特征是什么？
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在金相显微镜下观察，如图1所示。
图1 未浸蚀球状石墨，球化衰退 ×100
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球化衰退的原因是镁量和稀土量随着铁液停置时间 的延长而发生衰退。镁、稀土与氧的亲和力大于与硫 的亲和力，所以浮在铁液表面的MgS、Ce2S3夹杂物与 空气中的氧要发生下列反应：
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观
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球铁及其球化不良问题探讨分析岗铁的应用使人类文明进入了铁器时代。

球墨铸铁的诞生，是继人类发明炼钢技术之后，在黑色金属应用技术方面又一次大的技术创新，是20世纪材料科学最重大的技术进展之一。

我国古代工匠早在2000年前就已制造出具有球状石墨的铸铁，分析表明上述铸铁件不含镁或稀土元素，是采用高纯木炭生铁熔剂，在金属型中浇注，经热处理后制成。

但由于这种工艺难于大量生产，因而这种古代球铁的独特技艺没有流传至今。

现代球墨铸铁采用向铁液中添加球化剂的方法使其在铸态下析出球状石墨，使得球墨铸铁真正登上了工业应用的舞台。

世界铸铁件的生产状况和趋势是，灰铸铁件的比例明显下降，但仍占优势。

球墨铸铁件的产量持续增长，蠕墨铸铁和特种铸铁也有了较大的发展。

我国球墨铸铁件在质量和生产稳定性方面的差距也较大。

我国球墨铸铁生产较突出的问题是材质强韧性上、缺陷多，其原因除炉料、球化处理方法和球化剂等因素外，主要是球化处理前对铁液含硫量要求过松。

因此，为使我国球墨铸铁生产能有大幅度的增长，必须大力实施能稳定提供质量可靠的优质球墨铸铁件的配套技术。

现在就球铁常见的缺陷球化不良结合我们单位的实际系统地进行论述一下。

球化剂的合理选用和稀土（RE）元素的加入是实现高强度薄壁球墨铸铁铸造的关键。

⑴该技术的核心是在铸造（熔炼）工艺中要保证RE/S=2～2.5。

球化剂要选用Fe-Si-Mg-RE-Ca 系材料，其中稀土元素（Ce、La、Pr）的加入并使之与硫保持一定比例是球化技术的关键。

试验证实，当RE/S＜2时，出现球化不良；RE/S＞2.5、Mg/S＞5时，易出现白口，同时严格控Wp＜0.04%、WBi=0.003%～0.007%。

灰铸铁铸件所产生的各种铸造缺陷（如缩孔、气孔、渣孔、夹砂、冷隔、浇不足等）都会在生产稀土镁球墨铸铁时产生。

球墨铸铁常见缺陷有球化不良（球铁处理不成）、球化衰退、缩松、皮下气孔等缺陷。

球化不良是稀土镁球墨铸铁经常遇到的问题之一。

攀枝花学院Panzhihua University本科毕业设计（论文）文献综述院（系）：材料工程学校专业：材料成型及控制工程班级： 2010级材料成型及控制工程2班学生姓名：范家栋学号: 2010111020112013年12月4日文献综述：球墨铸铁件常见缺陷及工艺措施摘要：本文对球墨铸铁件生产中常见的缩孔、缩松、夹渣、、皮下气孔、球化衰退与球化不良缺陷及影响因素进行了详细分析, 并根据实际情况提出了一些有效的工艺措施措施。

关键词：球墨铸铁缺陷工艺措施球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，具有良好的强度和韧性, 其机械性能与铸钢件相当, 在耐热性、耐蚀性及耐磨性上优于传统的片状石墨铸铁, 而且在经济上球墨铸铁件生产成本低于铸钢件,因此高强度球墨铸铁件在结构件上有取代铸钢的趋势。

当然，球墨铸铁因其自身特性常产生一些常见缺陷外的特有缺陷。

这些缺陷影响铸件性能, 使铸件废品率增高。

为了防止这些缺陷的发生, 有必要对其进行分析, 总结出各种影响因素, 提出防止措施, 才能有效降低缺陷的产生, 提高铸件的力学性能及生产效益。

本文将讨论球铁件的主要常见缺陷: 缩孔、缩松、夹渣、皮下气孔、石墨漂浮、球化不良及球化衰退。

1 缩孔缩松1.1 产生原因缩孔的形状不规则，孔壁粗糙。

防止缩孔产生的条件是合金在恒温或很小的温度范围内结晶。

铸件壁逐层凝固的方式进行凝固。

液态合金填满铸型后。

因铸型吸热，靠近型腔表面的金属很快就降到凝固温度，凝固成一层外壳，温度下降，合金逐层凝固，凝固层加厚，内部的剩余液体，由于液体收缩和补充凝固层的凝固收缩，体积缩减，液面下降，铸件内部出现空隙，直到内部完全凝固，在铸件上部形成缩孔。

已经形成缩孔的铸件的铸件继续冷却到室温时，因固态收缩，铸件的外形轮廓尺寸略有缩小,如缩孔的形成过程分为4个阶段见图1.缩松为当合金结晶温度范围较宽时，在铸件表面结壳后，内部有一个较宽的液、固两相共存的凝固区域。

水球化率检查，可以每2包检查快速金相一次。对于已经发现Mg低的包次或其它异常现象 包次，必须检查快速金相。 ②直接卖毛坯的铸件，100%敲声音检查。有其它异常时，当班所有包次，100%敲声音。 ③取铁水时，容易取到含MgS渣滓，会导致快速金相试块球化不良，但是本体球化依然很好， 所以取样时，必须撇开渣滓，否则极易造成快速进行误判。 ④每一批次号铸件，必须取1件附注试块（连在本体上的），检查金相和硬度。
2〕预防措施 ① 测球化前首温，管制1530℃↓ ② 针对低温产品，要求出铁温度低时，铁水倒入球化桶内，人 工晃动球化桶让其完全球化反应，且时间不可超过180秒。 ③ 球化剂、覆盖剂填埋松一点。
④ 确保桶内无残余铁水，及按规定进行洗锅，避免球化剂烧损。
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每包压包前后均要检查球化室情况，待铁水包冷下来后 应该用棍子将球化室中的渣滓戳干净。
出水如果发现异常立即停止出水，将铁水回炉进行确认 球化。
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五、操作细节问题
2、包温过高，球化剂的Mg吸收率低 1）现象
球化包内壁超过温度900℃，内壁通红！（球化包温度也 不能过低，应500℃↑，否则影响浇注温度）。
③ 加球化剂的漏斗放在球化桶上，必须确认漏斗口是否对准球化室；
④ 做一个放料盆的搁架，依照顺序放球化剂、孕育剂、覆盖剂，从料架上依次取 用球化辅料；
⑤ 倒空的球化剂、孕育剂、覆盖剂的空盆，必需放回料架；
⑥ 球化人员必需注意每桶的球化状况；
⑦ 各种料盆，使用喷上不同颜色和原料名称，搁架上贴标签，比如球化剂标识为 绿底黑字。称量球化剂的盆子刷成绿色，且摆的顺序由上而下为球化剂、覆盖 剂、孕育剂；

盖包法可以大大减少球化剂与空气中 氧的接触几率, 氧的接触几率,从而可以减少镁的氧化烧 损,提高镁元素的吸收率,能有效提高和稳 提高镁元素的吸收率, 定球化效果及球铁性能; 定球化效果及球铁性能;减少球化剂的加 入量,降低生成本; 入量,降低生成本;减少球化时的闪光和烟 尘,降低对环境的污染.由冲入法改为加盖 降低对环境的污染. 法时, 法时,只需在冲入法球化包上添加一个包 盖,其它和产结构和原料基本不用做任何 调整,符合我国国情,容易在工厂推广. 调整,符合我国国情,容易在工厂推广.
球墨铸铁的一关键环节
———球化处理工艺 ———球化处理工艺
一.国内外球化处理工艺的研究与应用现状 球化处理生产铸态球墨铸铁的主要环节， 球化处理效果直接关系着球墨铸铁件质量 的好坏.目前, 的好坏.目前,国内外已经成功地研究出许多 球化处理方法生产球墨铸铁. 球化处理方法生产球墨铸铁. 从五十年代以来，球化处理经艺经历了 大大小小的许多变化，大体上可划分为二 个阶段:五十年代以纯镁型球化剂和压力加 入法为土，从六十年代中期开始普遍应用 以硅镁合金球化剂和冲入法为主的处理工 艺。我国的铸造工作者更是大规模地推广
(二)冲入法
冲入法是目前应用最为广泛的球化处理方 法,冲入法使用的球化处理包有平底式,凹坑式 冲入法使用的球化处理包有平底式, 和堤坝式三种,其结构如图1所示. 和堤坝式三种,其结构如图1所示.
图1 冲入法铁液包的几种形式
用平底包处理铁液时,对铁液包没有特殊的要求, 用平底包处理铁液时,对铁液包没有特殊的要求,方法最 为简单.但球化处理时,球化剂最容易上浮, 为简单.但球化处理时,球化剂最容易上浮,镁无素气化烧 损严重,镁的吸收率最低,约为20℅~30℅. 损严重,镁的吸收率最低,约为20℅~30℅. 堤坝式和凹坑式是最为常用的球化处理包,堤坝( 堤坝式和凹坑式是最为常用的球化处理包,堤坝(凹 坑)内的面积和坝高(凹坑深)由处理满包铁液时所需要的 内的面积和坝高(凹坑深) 球化剂及覆盖材料的量而定, 球化剂及覆盖材料的量而定,由于球化剂能够得到一定 的紧实,球化剂起爆时间和反应速度得到适当控制, 的紧实,球化剂起爆时间和反应速度得到适当控制,因而 镁的吸收率显著高于平底包法, 镁的吸收率显著高于平底包法,镁的吸收率一般为 30℅~50℅. 为了提高球化效果, 为了提高球化效果,通常可以从以下几个方面进行改 进,1)提高铁液包高度和直径比值,建议达到1.8~2.0 1)提高铁液包高度和直径比值,建议达到1.8~2.0

如表1所示，采用750 kg中频感应炉熔炼，炉前球化处
理；消失模铸造，石英砂埋箱，顶注式浇注 （如图2）；
熔炼温度1 500~1 550 ℃，浇注温度1 350~1 380 ℃[1]；
900 ℃保温10~12 h （根据铸件壁厚调整） 后水玻璃液
（模数1.12~1.14） 等温淬火；铸件综合性能要求石墨大小
金属凝固过程中的铸造应力超出铸件断面金属抗 断裂强度形成裂纹。在高温下 （1 150~1 000 ℃） 形成 热裂，呈暗褐色不平整断口；在600 ℃以下弹性范围 内出现冷裂，呈浅褐色光滑平直断口。
原因分析：球化孕育不足，白口倾向增大，促进 冷裂纹产生[3]；冷却速度过快，组织应力增大都可促进 铸件沿铸孔边缘或死角处产生冷裂纹；P>0.25%时可 引起热裂纹，尤其对壁厚差别大、形状复杂的铸件。 此外，铸件在热处理过程中，加热、冷却速度过快， 可促进内缩松产生裂纹并扩张或形成断裂。 2.5 夹渣
球墨铸铁以优于高锰钢的耐磨性、适中的综合力 学性能，被广泛用于生产中小型矿山设备耐磨件，如 Φ3.6 m球磨机勺头 （图1）、溜子衬板等易损件。但因 生产中铸造缺陷的存在，使铸件在实际应用时，出现 不耐磨、断裂等影响使用的不利因素。为此，对球墨 铸铁件铸造缺陷的种类及产生原因进行分析，并制定 出相应的防止措施，用于指导生产实践。
关键词：球墨铸铁；铸造缺陷；控制；消失模铸造 中图分类号：TG255 文献标识码：B 文章编号：1001-4977 （2010） 06-0591-03
Cause and Prevention Measures of Defects in Ductile Iron Castings
LIN Ya-lin, LI Zhi-xiang, CAO Ju-yan （Electrical and Mechanical Repair Plant of Jinduicheng Molybdenum Group,

GCr15轴承钢制轴承零件球化退火组织缺陷分析高碳铬轴承钢是制造滚动轴承零件(套圈和滚动体)的主要钢种，其中以GCr15钢用量最大。

轴承套圈绝大部分是由轴承钢棒料锻成轴承套圈锻件毛坯。

其锻造始锻温度1100℃左右，终锻温度850℃左右，锻后的硬度较高，一般为255~340HBW，组织为片状珠光体组织(见图1)，不容易切削。

图1 锻造毛坯未球化退火片状组织(500×)为了给最终淬回火处理准备良好的原始组织，同时能得到优越的加工性能，必须经过球化退火，获得均匀分布的细粒状珠光体组织。

把硬度控制在170~220HBW最有利于切削加工。

高碳铬轴承钢零件球化退火后的显微组织为细小、均匀分布的球化组织(见图2)，应符合《JB/T1255-2014 滚动轴承高碳铬轴承钢零件热处理技术条件》标准第一级别图中第2~4级，允许有点状的球化组织存在，不允许有第1级和第5级的组织存在。

图2 正常球化退火后的球化组织(1000×)通常在实际生产过程中，由于受工件大小、装炉方法、装炉数量、球化加热温度高低以及退火前原始组织不均匀性等因素的影响，会使球化退火后组织产生过热(粗片状珠光体)、欠热(细片状珠光体)、不均匀粗粒状珠光体等不合格组织出现，严重影响后工序加工质量，甚至会产生废品，导致产品批量报废。

因此，对退火缺陷组织进行原因分析，并采取有效纠正预防措施是很有必要的。

1.粗片状珠光体(退火过热金相显微组织)图3所示球化组织为退火过热金相显微组织，其特征是金相显微组织中出现大小分布不均的粒状珠光体和部分粗片状珠光体。

图3 片状珠光体组织(1000×)产生上述金相显微组织的原因:由于球化退火加热温度过高或在偏高温度下长时间保温;装炉量过多，炉内均温性差;原材料碳化物不均匀性严重(如碳化物带状严重)，在碳化物数量少的区域对过热更为敏感。

在正常工艺下仍有部分工件或工件局部加热温度过高或保温时间长，容易引起局部过热，形成粗片状珠光体组织。