球墨 铸铁石墨 开花的解决方法

球墨铸铁件常见缺陷的分析与对策一、常见的缺陷及分析球墨铸铁件常见缺陷的分析与对策 (1) 球铁是近40年来我国发展起来的重要铸造金属材料。

由于球状石墨造成的应力集中小，对基体的割裂作用也较小，故球铁的抗拉强度，塑性和韧性均高于其他铸铁。

与相应组织的钢相比，塑性低于钢，疲劳强度接近一般中碳钢，屈强比可达0 7～0 8，几乎是一般碳钢的2倍，而成本比钢低，因此其应用日趋广泛。

当然，球铁也不是十全十美的，它除了会产生一般的铸造缺陷外，还会产生一些特有的缺陷，如缩松、夹渣、皮下气孔、球化不良及衰退等。

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影响因素 (1)碳当量：提高碳量，增大了石墨化膨胀，可减少缩孔缩松。

此外，提高碳当量还可提高球铁的流动性，有利于补缩。

生产优质铸件的经验公式为Ｃ%+1/7Ｓｉ%>3 9%。

但提高碳当量时，不应使铸件产生石墨漂浮等其他缺陷。

(2)磷：铁液中含磷量偏高，使凝固范围扩大，同时低熔点磷共晶在最后凝固时得不到补给，以及使铸件外壳变弱，因此有增大缩孔、缩松产生的倾向。

一般工厂控制含磷量小于0 08%。

(3)稀土和镁：稀土残余量过高会恶化石墨形状，降低球化率，因此稀土含量不宜太高。

而镁又是一个强烈稳定碳化物的元素，阻碍石墨化。

由此可见，残余镁量及残余稀土量会增加球铁的白口倾向，使石墨膨胀减小，故当它们的含量较高时，亦会增加缩孔、缩松倾向。

(4)壁厚：当铸件表面形成硬壳以后，内部的金属液温度越高，液态收缩就越大，则缩孔、缩松的容积不仅绝对值增加，其相对值也增加。

另外，若壁厚变化太突然，孤立的厚断面得不到补缩，使产生缩孔缩松倾向增大。

简述如何促进铸铁石墨化铸铁石墨化是指在铸铁中形成石墨颗粒的过程，石墨能够提高铸铁的塑性和韧性，使其具有更好的机械性能。

因此，促进铸铁石墨化对于提高铸铁的性能至关重要。

下面将从选材、铸造工艺和热处理等方面介绍如何促进铸铁石墨化。

1. 选材选用适合石墨化的铸铁材料是促进铸铁石墨化的第一步。

常见的铸铁材料有灰铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁等，其中蠕墨铸铁具有最好的石墨化倾向性。

因此，在需要较高机械性能的工程应用中，可以优先选择蠕墨铸铁作为铸铁材料。

2. 铸造工艺铸造工艺对于铸铁石墨化的促进起着至关重要的作用。

合理的浇注温度和速度能够促进石墨的形成。

浇注温度过高会导致石墨溶解，浇注温度过低则会影响石墨的形成。

同时，合理的浇注速度能够使铁液在铸型中形成较好的流动状态，有利于石墨的分布均匀。

3. 熔炼工艺熔炼工艺是铸铁石墨化的重要环节。

在熔炼过程中，要控制好炉温和熔炼时间，避免石墨因高温长时间暴露而发生变化。

此外，添加适量的石墨化剂也是促进铸铁石墨化的有效途径。

石墨化剂能够在熔融铁液中形成核心，促使石墨的形成和生长。

4. 热处理热处理是促进铸铁石墨化的重要手段之一。

热处理过程中，通过控制石墨的形态和分布，可以进一步提高铸铁的性能。

常用的热处理方法包括退火和正火。

退火是将铸铁加热至适当温度，然后缓慢冷却的过程，可以使石墨颗粒更加均匀分布，提高铸铁的塑性和韧性。

正火是将铸铁加热至一定温度，然后迅速冷却的过程，可以使铸铁的硬度和强度得到提高。

5. 杂质控制杂质是影响铸铁石墨化的重要因素之一。

例如，硫、磷等杂质会抑制石墨的形成，导致铸铁的性能下降。

因此，在铸造和熔炼过程中，要控制好原料的含硫、含磷量，尽量减少杂质对铸铁石墨化的影响。

促进铸铁石墨化是提高铸铁性能的关键。

通过选材、铸造工艺、熔炼工艺、热处理和杂质控制等方面的优化，可以有效地促进铸铁石墨化，提高铸铁的塑性、韧性和强度。

这对于广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域的铸铁产品来说，具有重要的意义。

孕育剂改善球墨铸铁的石墨化通常球铁生产中氧与硫成核的可能性取决于铁水的纯度和添加物，其保持时间和温度以及铁水的处理方法和添加物。

此前使用的孕育剂是添加了Ca、Ba、Sn、Zn等金属的硅铁。

添加这些元素的目的是使之与铸铁中氧和硫相结合以生成石墨核。

但是与处理生成的有效的核数相比，铁水中的氧化硫数量相对较少，因此，用金属孕育剂的方法受到了限制。

为使其增加有效性而使用了加入Ce、Ca、S、O等元素的新的孕育剂（详见下表）。

Si Ca Ce Al S O规定成份（%）70-750.75-1.25 1.5-20.75-1.25<1<1典型成份（%）731 1.751微量微量用这种孕育剂不产生白口，为使阻碍球状化的有害元素无害化可调整Ca、Ce的量。

另外，此孕育剂中含有少量的S、O在其溶入铁水过程中与Ce、Ca反应。

此项孕育剂首要目的是：在铁水中引入金属元素同时也引入S、O等非金属元素。

S可使石墨有效的生成，O在孕育过程起着非常重要作用。

Ca在孕育时是第一反应元素同时在共晶时对石墨的核生成起着重要作用。

Ce对S和O亲和力非常强，可以缓和其害处，Ce的化合物也起核生成的作用。

由于增加这些元素使核数比通常的要增加，有助于石墨化，冷铁的减少白口并减少收缩。

结果可制成有较高韧性和冲击性能的铁素体系铸铁。

特别是这种孕育剂对低S铁水，使用精包处理的铁水和用喂係法的铁水都有效果。

这种新的孕育剂在二次孕育前的铁水和Mg处理后的铁水，经过长时间保持后，也同样可以陆续生成核。

成铁素体、基体球铁时，强的生核作用和增加石墨数是必要条件。

石墨数增加及其均一分布，有助于珠光体助长元素的偏析和孔的减少，和铁素体的生成。

使用这种孕育剂而得到改善的事例。

例1．用加有Zn、Mn、Ca的孕育剂进行随流孕育，在薄壁铸件中苦于碳化物的生成和缩孔，改成这种孕育剂后，没有白口，壁厚部位也无有缩孔。

石墨粒数在壁厚2-3mm部位，原来为3N一粒/mm2，改变了孕剂后达到602粒，孕育剂的用量也减少25%。

生产厚大断面球磨铸铁的关键控制点1 如何防止厚大断面球铁的石墨畸变和球化衰退石墨形态是影响球铁铸件性能的关键性因素，厚大断面球铁件断面厚、热节多、凝固时间长，极易发生石墨畸变，一般有以下几种石墨形态：不规则的球状石墨、团絮状石墨、片状石墨、蠕虫状石墨、开花状石墨、碎块状石墨。

球化衰退也就是绝大数石墨成球失败，出现求化衰退的原因是镁量和稀土随着铁液停置时间的延长而发生衰减。

镁和稀土与氧的亲和力大于与硫的亲合力，所以浮在铁液表面的 MgS、Ce 2 S 3 夹杂物与空气中的氧反应生成S，S 与 Mg 和 Ce 反应消耗镁量和稀土，出现回硫现象，使铁液中球化元素的残留量低于石墨化所需的临界值时而产生球化级别严重下降。

减少球化衰退的措施有以下几点：1）通过合理的生产组织安排，缩短铁液停置时间；2）降低原铁液含硫量（＜0.012%）；3）转运铁水过程中合理覆盖液面；4）适当增加球化剂加入比例。

开花状石墨是厚大断面球墨铸铁中最常见的畸变石墨，开花状石墨恶化了铸件上表面的质量和力学性性，增加了铸件装机后运转的风险。

开花状石墨的形成机理如下：共晶前期形成的石墨球在浮力作用下向上漂浮，聚集在铸件的上表面形成开花石墨。

当石墨的固-液界面前沿存在过量的Ce、Mg 的不均匀吸附时，破坏规则分支的生长，使石墨分支的基面生长速度远大于石墨分支柱面的生长速度，造成石墨在过冷区发生不均匀的包状分叉，导致开花石墨形成。

厚大铸件的上表面往往 RE、Mg 偏高，容易提供漂浮的生长环境。

开花状石墨与碳当量和铁液的冷却速度有关，还与浇注温度有关。

碳当量越高、铁液冷却速度越慢、浇注温度越高石墨漂浮开花的可能性就越大；中小型铸件的碳当量4.3%-4.7%，但是对于厚大断面的球铁碳当量控制在4.3%-4.4%，浇注温度在不影响铁水流动性的条件下尽可能低，一般在1300℃-1360℃为宜；控制碳硅与残余稀土的含量以及提高冷却速度可以减少漂浮石墨形成。

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。

球墨铸铁金相组织缺陷原因及防止方法概述摘要：比较了球墨铸铁与灰铸铁、碳钢的优缺点，介绍了显微缩松，夹渣，石墨漂浮, 开花石墨球化，球化衰退，如球墨铸铁显微组织缺陷的特点，分析了化学成分、浇注温度、铸造工艺设计、砂型的紧性，组织基因的大小等因素,铸件壁厚对这些缺陷的形成有影响，并提出了相应的预防措施。

最后，指岀球墨铸铁的显微结构决定了铸件的属性，可以采取根据各种金相组织缺陷形成的原因从而采用相应的措施，以提高铸件的质量，提高企业的市场竞争力和经济效益。

关键词：球墨铸铁；金相组织；缺陷；防止措施［前言与灰铸铁不同的是，石墨铸铁中的石墨是球形的，在基质上分解效率较低，使其不耐拉伸、可塑性和灵活性，一切都高于灰色铸铁；与碳钢相比，它的可塑性较低，疲劳与普通中等碳钢相比，儿乎是普通碳钢的两倍，山于其生产成本低于钢。

此外，在球墨铸铁生产中，除了铸造缺陷外，还会出现一些独特的组织缺陷，如明显的微孔和夹渣、石墨浮花、石墨球化不良和球化衰退、口口和反白口、片状石墨和破碎石墨、磷共晶等。

这些组织缺陷各有特点，且相互关联，严重影响铸件的性能。

2显微缩松2.1特征球墨铸铁中的缩松是铸件硬化时岀现的缺陷，而山于无铁液的补充从而出现了缺陷。

除了肉眼可见的松树宏观缩松外，除了出现在金属显微镜下外，还存在明显的边界；一般情况下，间隙呈金刚石角状（严格地说，微孔不属于金相缺陷范畴）。

收缩降低了铸件的力学性能，影响了加工铸件的表面质量。

2.1.1浇注温度铸件浇注温度高，有利于补缩；但浇注温度过高会增加液态收缩量，不利于消除缩孔、缩松。

2.1.2砂型紧实度砂岩厚度太低或不均匀，在金属或石墨膨胀的静态圧力下，这种类型的型壁可能会变形使型腔扩大，不能很好地利用石墨化膨胀进行自补缩，容易导致铸件产生缩松。

2.1.3铸造工艺设计浇注系统、冒口、冷却器设计不当，不能保证液态金属的连续凝固;此外，冒口的数量和尺寸，以及与铸件的正确连接，都会影响冒口的进给效果，使铸件收缩疏松。

球墨铸铁做齿轮的缺陷球墨铸铁是一种经过球化处理后的铸铁材料，其特点在于具有球状石墨形态，这种球状结构使得材料在强度、韧性、导热性能等方面具有优良的性能。

但是在实际的生产加工过程中，铸造厂家也会遇到一些麻烦。

为了帮助解决这些困难，铸造厂家根据自身生产情况带大家找到具体的解决办法。

1、球化不良和球化退化特征：断口银灰色，分布芝麻状黑斑点。

金相组织分布大量厚片石墨。

原因：原铁液含硫高，过量反球化元素。

建议选用低硫焦炭，脱硫处理，必要时增加球化剂稀土量，控制冲天炉鼓风强度和料位。

2、缩孔和缩松特征：缩孔发生于第一次收缩阶段。

表面凹陷及局部热节凹陷，含气孔的暗缩孔，内壁粗糙。

缩松发生于第二次收缩阶段。

被树枝晶分割的溶池处成为真空，凝固后的孔壁粗糙、排满树枝晶的疏松孔为缩松。

原因：碳当量低，磷含量高，增加缩孔缩松倾向。

措施：提高铸型刚度，如使用树脂砂，提高铁液碳当量。

3、石墨漂浮特征：冷却过程中的过共晶铁液首先析出石墨球，上浮聚集成石墨漂浮，分布于铸件最后部位的上部的冒口处。

微观观察石墨球串接呈开花状。

原因：碳当量和稀土残留量高，炉料原始尺寸大、数量多，都可能增加石墨漂浮。

措施：建议C<4%，控制稀土含量，注意原生铁与其他炉料的搭配。

4、反白口特征：宏观断面为界限清晰的白亮块，呈方向性白亮针，出现于热节中心。

金相观察为过冷密集细针状渗碳体。

原因：凝固热节中心偏析富镁、稀土、锰等白口化元素，孕育不足或大件冷却速度快等。

措施：保证球化前提下减少残留稀土镁，防止炉料内的强烈白口化元素，强化孕育，提高小件铸件温度。

5、夹渣特征：浇铸位置上表面或死角处，断面呈暗黑无光泽、深浅不一的夹杂物，金相为可见、块状夹杂物。

原因：形成一次夹渣的重要原因是原铁液含硫量高、氧化严重；二次夹渣主要原因是镁残留量过高，提高了氧化膜形成温度。

措施：降低原铁液硫、氧含量，保证球化时降低镁残留量，加入适量稀土降低形膜温度。

浇铸系统应使充型平稳，夹渣部位设集渣冒口。