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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。
关于球墨铸铁中石墨形态问题的讨论主要成分：C3.45，Si 3.2，Mn 0.366 ；配料：Q10 150＋回炉料300＋废钢50，球化剂加入量1.3％，孕育剂（75硅）加入量0.8％，小包0.15％的强化孕育，由于是小厂，其它微量元素不能化验。
【以下摘录部分坛友参与讨论交流的回复】坛友fscafy：如果是普通的球铁（QT500~QT550）的话，我觉得化学成分有问题，我提供些相关参考：C：3.65~3.85；Si：2.5~2.8（3.2太高了）；Mn：0.35~0.50；Mg：0.03~0.05；Cu：0.35~0.45；S<>球化剂加入量1.3％左右，孕育剂（75硅）加入量0.3％（包内孕育用不着那么高的），随流0.15％的强化孕育。
注意浇注时间，一般建议小于9分钟；出铁温度1500~1530度，不能太高；球化室需良好。
坛友ddhdgpa：由于60%的回炉料过量的加入，始硅的偏高造成终硅量高，同意适当降低包内孕育剂量的方法，也可以通过这种方式减少温度的损失，从而可以适当降低出铁温度，而更好的办法是降低原铁水的硅显著增强孕育效果。
但孕育量和终硅量的减少会对这些细点状石墨的消除有帮助吗？原铁水成分无变化的前提下减少孕育量对最终的孕育效果有无影响？值得考虑。
坛友范恋雪：这个应该是回炉料过多Si高造成的，并且RE也应该超标了，再严重点就会出现整列石墨了。
坛友f scafy：我们现在生产的某些球铁产品配料如下:生铁废钢旧料方案一： 10% 30% 60%方案二： 5% 35% 60%金相检测：球化率85~90%，无渗碳体，球径5~7级；机械性能：抗拉强度650~750；屈服强度400~430；延伸率4~8%；硬度：220~260球化剂成分：Mg：5.5~6.2%；RE：0.8~1.2%；Si：42~48%，Al：1%max，适量Ca%等，MgO：0.5%（一般）炉前成分：Si：1.35~1.45%，使用1.2%球化剂，孕育方式（随流孕育+孕育块），无包内孕育；炉后Si：2.0~2.3%浇注时间：从球化反应开始至浇注结束一般小于等于9min（工艺规定10min max）废品情况：内废3~5%；外废：0.8~2%。
球墨铸铁管安装中的常见问题及解决办法摘要：在现代化城市发展的过程中，供水管道安装是最为基础性的保障，也是民生工程建设的基础。
供水管道安装的质量直接影响到了城市居民的饮水安全，所以在城市发展中要重视供水管道安装的重要性。
在供水安装系统中，使用最多的是球墨铸铁管道，这种管道内壁是用水泥砂浆作为衬里，可以更好地提升管道的输水环境质量，减少管道供水过程中的能源损耗，提高管道的供水能力。
但是，在球墨铸铁管道安装的过程中，常常会出现一些质量问题，这些问题对城市供水质量产生了很大的干扰和影响。
基于此，文章探讨了球墨铸铁管管道安装工艺，并着重分析球墨铸铁管管道安装时常见的质量问题，最后提出相关应对措施，以期提高球墨铸铁管管道安装的质量，更好地保障城市供水系统正常运转，满足城市供水需求。
关键词：球墨铸铁管；管道安装；质量问题引言球墨铸铁管主要材质选用镁或稀土镁，在管道铸造前加入铁水中使其形成石墨球，达到减少应力集中，增加管材的强度和延伸性能，同时在内壁内衬水泥砂浆，提高了管道耐腐蚀性能；在安装施工中通常管口采用柔性接口，由于管材本身铸造增加了延伸性能，使管道具有柔性。
在地下管沟中，管道本身可以与周围的受力地质物体共同承担，改善管道体的受力状态，从而整体提高管网的牢靠和坚固性。
基于球磨管这些特性使得球墨铸铁管广泛应用于国内沿海和盐碱地区给水行业常用的主管。
此外，由于球墨铸铁管道采用柔性接口，同时大部分接口都是采用橡胶圈密封连接，从而导致整体施工操作更加快捷方便，加快施工进度及降低成本。
1事前监理控制措施（1）做好项目监理部的施工前准备工作。
（2）做好对施工单位及拟进场人员情况的事前控制。
（3）从工程的设计要求和标准着手，对原材料、成品、设备、器材等质量进行相应的检查，确保其质量满足工程要求。
①对管件和管节的质量提出要求，不允许出现凹凸不平，影响其正常使用。
②对于用在球墨铸铁管上的橡胶圈柔性接口而言，为了保证接口密封性，对承口的内工作面以及插口的外工作面提出要求，不仅仅要光滑，而且要有清晰的轮廓。
2021年 第2期 热加工98铸造C a s t i n g合成球墨铸铁金相组织缺陷产生原因及解决办法曹琨1，2，胡克潮2，赵子文1，2，苏义祥31.兰州兰石能源装备工程研究院有限公司 甘肃兰州 7303142.甘肃省高端铸锻件工程技术研究中心 甘肃兰州 7303143.兰州理工大学材料科学与工程学院 甘肃兰州 730050摘要：采用光学显微镜、扫描电镜分析了合成球墨铸铁生产过程中常见金相组织缺陷，包括石墨漂浮、球化不良、球化失败、碳化物超标、缩松和缩孔等问题，并提出工艺控制要点及解决措施，为生产同类铸件提供了可借鉴经验。
关键词：合成铸铁；金相组织；球墨铸铁；工艺控制1 序言球墨铸铁件具备中高强度和韧性、优异的耐磨性和减振性以及良好的铸造工艺性能等特点，是目前最具发展潜力的“以铁代钢”的铸造材料[1，2]。
目前，许多铸造企业开始采用废钢增碳技术（即合成铸铁）替代铸造生铁生产球墨铸铁件的方法来降低成本。
用该方法熔炼的球墨铸铁力学性能十分优异，铸态下力学性能可达到QT700-2级别材料要求，无需进行正火处理（只进行去应力退火），能够减少一火次能源消耗，符合国家倡导的绿色可持续发展理念[3]。
与传统生铁熔炼方式不同，合成球墨铸铁熔炼过程中原铁液化学成分发生改变，生产过程中如果控制不当容易出现较多铸造缺陷。
目前，应用合成球墨铸铁技术的报道较多[4-12]，但是对于合成球墨铸铁在生产过程中的自身特性、容易出现的质量问题及关键控制要点的报道甚少。
本研究主要从金相组织角度出发，针对生产过程中常见的金相组织缺陷进行分析并提出解决方案。
2 石墨漂浮合成球墨铸铁的核心是将废钢中的碳含量（w C 为0.2%左右）增至工艺要求范围（w C 为3.6%~3.9%），如果碳含量超标（w C ≥4.0%），则会出现石墨漂浮现象，如图1所示。
从图中可以看出石墨呈开花状、爆裂状，这种组织降低了球墨铸铁力学性能和表面质量。
腐蚀态金相照片显示，石墨周围铁素体组织呈破碎状，使珠光体含量达到95%，抗拉强度453~532M P a ，屈服强度431~477M P a ，伸长率1.5%~3%，硬度208~214HBW ，表明开花、爆裂状石墨对基体组织产生明显割裂作用，降低了产品力学性能。
第20卷增刊2010年11月 安徽冶金科技职业学院学报Journal of Anhui Vocational College of Metallurgy and TechnologyVol.20Nov.2010球墨铸铁球化不良、石墨漂浮和夹渣缺陷的金相分析凌云波(马钢股份公司重型机械设备制造公司 安徽马鞍山 243000)摘 要:通过对球化不良、石墨漂浮和夹渣三种常见缺陷的宏、微观特征的观察,分析了形成缺陷的原因,提出的防止缺陷产生的措施,能有效地控制和减少废品的产生,提高了铸件合格率。
关键词:球化不良;石墨漂浮;夹渣;铸造缺陷;宏观特征;微观特征中图分类号:TG255 文献标识码:A 文章编号:1672-9994(2010)增-0047-02收稿日期:2010-09-25作者简介:凌云波(1969-),男,重机公司质量管理部,高级工程师。
1 问题的提出在球铁生产中,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。
笔者就多年来在球铁金相图片中所观察到的球化不良、石墨漂浮和夹渣三种缺陷作以分析,提出防止缺陷产生的办法,以减少废品,提高铸件合格率。
2 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。
(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,见图1。
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。
合金加入量少; 球化剂数量合适,但铁水中含硫量高;!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 球化剂要有足够的加入量; 在球化处理时,应尽量防止镁的烧损,提高球化剂吸收率;!严格控制原铁水含硫量,应选用低硫生铁;∀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。
球铁开花状石墨成因分析解答一：球铁曲轴法兰部位有时发现开花状石墨，“热节顶面没冷冒口、避开内浇道”属常规办法，如你厂曲轴铸件难以做到，建议：①首先考虑降低w(Si)量，如果w(Si)量不能降低，再适当降低CE。
CE不大于4.4％，石墨就不太容易开花。
②尽量增加石墨球数，球数越多、越细小，越不容易开花。
可考虑降低原铁液w(Si)量，加大炉后孕育量和增加随流孕育。
③适当降低浇注温度，加快共晶凝固速度。
④如果上述几条都难以做到，可考虑在容易出现缩孔缩松的部位(曲拐内圆角)设置冷铁，不必完全依赖高CE补缩。
对于中型以下的曲轴，只要冷铁尺寸合适，不会造成碳化物超标。
一般认为，造成开花状石墨的原因是：球铁中w(c)量过高，使得铁液中的碳浓度增高，导致石墨球生长过快、过大，造成石墨球开花。
Si能降低C在铁液中的溶解度，促进石墨析出、并扩大共晶温度区间，所以高w(Si)量会进一步加剧石墨开花。
原理大致如下：①从铁液中析出的石墨，按螺旋形位错生长成球状。
石墨球外围是一层共生的奥氏体壳，铁液中的C原子渗过奥氏体壳不断堆积到石墨球表面。
在结晶潜热或热扰流下奥氏体壳局部可能会被瞬间重熔，使得C原子直接向石墨球表面快速堆积，形成开花状石墨。
②因CE过高，使石墨球成长加速，导致奥氏体壳应力迅速提高并破裂，形成石墨球开花。
总之，开花状石墨直接与高CE和奥氏体壳生长不稳定有关，一个是必要条件，一个是充分条件。
值得注意的是，开花石墨和石墨球衰退是两个不同的概念，尽筲两者都降低球铁的球化率评级。
解答二：试验研究和生产实践证明，球铁件产生开花状石墨的根本原因是CE过高，超过共品成分，由于过共晶石墨析出发生石墨漂浮而引起的。
对铸件的石墨漂浮层进行观察会发现如下规律：在漂浮层的顶部，石墨一般保持良好的球形，尺寸相对较小，数量较多，石墨球互相紧靠聚集在一起，石墨球与石墨球邻接邮位没有金属基体隔离，说明这些过共晶球状石墨周围并没有奥氏体外壳包围，由于石墨的密度小于铁液密度，因而容易上浮。
球墨铸铁开花状石墨的防止
魏传颖;钱进;王劲松
【期刊名称】《现代铸铁》
【年(卷),期】2010(030)003
【摘要】在铁路机车弹簧外套(QT450-10)的厚壁处易出现开花状石墨,认为是该铸件两耳孔处为热节部位,加之浇注系统不合理所致.为此采用垂直封闭式浇注系统、选用低RE球化剂,以及控制铁液出炉温度≥1 520℃,浇注温度在1 420～1 460℃等措施,改善了铸件内在质量,提高了外套铸件的成品率.
【总页数】3页(P79-81)
【作者】魏传颖;钱进;王劲松
【作者单位】安徽神剑科技股份有限公司,安徽,合肥,230022;安徽天元动力设备厂,安徽,合肥,230022;安徽神剑科技股份有限公司,安徽,合肥,230022
【正文语种】中文
【中图分类】TG250.6
【相关文献】
1.球墨铸铁石墨开花问题的分析与防止 [J], 熊英;周友松
2.球墨铸铁中碎块状石墨的形成原因及防止措施 [J], 程凤军;高顺;莫俊超;张俊新;杨志刚
3.球墨铸铁石墨开花问题的分析与防范 [J], 周友松;熊英
4.球墨铸铁中碎块状石墨的形成原因及防止措施 [J], 韩虎;王娟
5.球墨铸铁石墨开花问题的分析与处理 [J], 魏家鹏;潘宏歌
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球墨铸铁石墨开花的解决方法
在生产过程中，高强度、高伸长率的铁素体基球墨铸铁(如QT450-12A)，常有少量铸件力学性能(如抗拉强度和伸长率)达不到技术要求。
为了提高产品的合格率，减少质量隐患，我们对铸造铸件质量进行了统计分析与研究，找出了造成产品质量异常的原因，并采取了有效的预防措施。
一、基本生产工艺及产品质量统计
1.生产条件
(1)熔化设备两台3t工频炉。
(2)原料生铁、废钢、回炉料。
(3)炉内铁液成分wC=3.85%~3.95%、wSi?1.6%、wMn?0.20%、wP?0.06%、
wS?0.03%。
2.数据分析
表1为我们对一段时期的产品质量统计分析。
从表中可以看出，造成产品力学性能不合格的主要原因是金相组织石墨开花，约占总数的4.51%(占废品总数的92.1%)，且主要为每炉的首/尾包处理的铁液。
开花状石墨在有外力作用时会引起应力集中，从而使力学性能降低。
二、原因分析及应对措施
1.开花状石墨的形成
(1)球状石墨主要是从铁液中直接析出，并按螺形位错生长。
石墨刚从铁液中析出时，由于铁液温度较高，石墨可能生长也有可能被熔解。
随着铁液温度的降低，石墨生长加快，当石墨长大到一定尺寸后，在铁液热混流的作用下，石墨容易破裂，形成开花状石墨。
(2)共晶转变时，随着温度的降低，铁液中的碳通过奥氏体边界析出到被奥氏体包围的石墨球上的速度加快，这样石墨球的体积增大而奥氏体的边界被束缚，使石墨球内应力提高，当这种内应力达到足以突破奥氏体边界束缚力时，石墨球也会破裂开花。
2.石墨开花的主要表现
(1)炉前增碳根据开花状石墨球的形成过程可知，炉前增碳会造成炉内表面铁液中石墨的遗传，且遗传较大的石墨颗粒在球化处理时作为外来晶核优先长大，引起石墨球大小不均，较大的石墨球在共晶温度铁液中不稳定而生长速度相对较快，在高温热混流作用下容易破裂，产生开花状石墨。
而当前炉次的第二包和其他包处理的铁液，因为炉内铁液基本不存在未熔化的碳的遗传，所以球化质量相对比较稳定。
3.工艺措施
根据上述观点，在铁液碳当量不变的情况下，要解决开花状石墨球必须从以下几个方面采取工艺措施。
(1)减少原料中碳的遗传由于熔化铁液时常需加入一定量的增碳剂，以保证铁液出炉时的碳含量要求。
因此，一方面，当铁液中碳的含量低于工艺要求时，实际生产过程中采取增碳处理后应将炉内铁液温度提高到1560~1580?，并过热
10~15min，使未熔的大石墨充分熔解为均匀的小颗粒石墨，以保证球化良好;另一方面，配料时铁液中的碳最好一次性配到工艺要求的范围内，这就要求配料人员必须准确估算炉内剩余铁液量和使用的回炉料的化学成分，这会使生产节奏好，并降低生产成本。
(2)避免球化处理时过早出现大的石墨球降低球化处理时铁液的碳当量(CE)，使CE?4.55%，适当减少一次孕育量，防止铁液过早出现较大的石墨球。
(3)降低高温铁液的热混流现象球化处理时，铁液温度应控制在1540~1560?，
浇注温度应控制在1400~1440?。
从球化处理到浇注完毕的时间应控制在10min
内，减少石墨球在液态条件下的生长时间。
(4)降低碳的活度和增强奥氏体的强度(合金处理、减少石墨球数和细化石墨球)相关资料表明，废钢有促进生成白口铁的现象。
配料时加入的废钢越多，球化处理时石墨的析出能力越低，形成的石墨球数越少且细小。
炉前碳的含量高时加废钢降碳，从未发现石墨开花现象可说明这一点。
锰固溶于奥氏体中，会降低碳的活度，使碳通过奥氏体边界析出的速度降低。
而实际生产中，加入
大量废钢是不可能的，因为废钢加入越多，原铁液的含碳量越低，需大量增碳，不但增加工作量且浪费原料和能源，而适当控制锰的含量既方便又经济。
实际生产中，当碳高且硫和锰低时，对首包处理的铁液应采取将wMn控制在
0.20%~0.25%的工艺措施。
(5)准确把握球化处理和倒包时铁液量这就要求生产人员经验(凭视觉估算铁液量)丰富。
在实际生产中，相当一部分金相组织石墨开花的不合格件就是由于球化处理时铁液量太少，以及倒包后铁液分配不均引起碳当量过高所造成的。
(6)准确控制出炉温度和浇注温度出炉温度过高或过低均会影响球化处理时铁
液对稀土镁的稳定吸收，造成球化效果波动，也影响后期的孕育效果。
浇注温度的高低，不仅受出炉温度高低的影响，还受到浇包状况和后期孕育剂加入量及粒度大小的影响。
因此，出炉温度和浇注温度的高低都会造成铸件产生开花状石墨缺陷。
采取上述措施后的实际生产质量统计见表2
从表2统计数据可看出，石墨球开花不合格相对减少，不合格包数较采取措施前大幅下降。
通过不合格包次的化学成分分析发现，不合格件主要是硅含量偏高(wSi?2.8%)及熔炼铁液时成分控制不准确造成的。
三、结语
综上所述，在高碳当量的工艺条件下，采取以上工艺措施，有效地降低了球化处理后石墨开花的现象，不良品率降至1%左右，为大批量生产高强度、高伸长率的铁素体基球墨铸铁(如QT450-12A、QT400-15)奠定了良好的基础。
(2)当前炉次的首包工频炉的搅拌虽然较均匀，但在炉内铁液的上层因感应圈的搅动力较差，从而导致上层铁液含碳量较高，因此，首包铁液在球化处理过程中碳易积聚而导致石墨长大，进而破裂引起石墨开花。
(3)当前炉次的首包铁液球化温度较高过高的球化处理温度可能引起两种球化结果:?球化剂烧损过多导致球化不良，金相组织出现片状和蠕虫状石墨。
?由于石墨生长过快但又不稳定，导致石墨破裂，出现石墨开花。
(4)当前炉次的出炉温度较低过低的出炉温度将导致球化剂的吸收率较高，
过高稀土镁使石墨生长过快，大的石墨破裂引起石墨开花。
