灰铸铁的孕育处理.

灰铸铁孕育处理注意事项展开全文灰铸铁用的孕育剂可以按功能、主要元素、形状等进行分类，在使用孕育剂进行灰铸铁孕育处理时应禁忌四则：一则，禁止使用未烘干的孕育剂。

未烘干的孕育剂加入金属液中，会因其中的水分与金属液中的金属元素在高温下反应生成金属氧化物及氢，生成的初生氢溶入金属液会导致铸件皮下气孔等缺陷。

因此，孕育剂在使用前必须烘干。

二则，禁止使用纯硅或纯硅铁作孕育剂。

纯硅或不含钙、锶、钡、铝的硅铁不可用作孕育剂，其原因在于石墨靠铁液中析出的二氧化硅异质生核，而二氧化硅靠钙锶钡的硫氧化物异质生核，才能防止铁液的过冷和白口倾向。

应采用至少含ωCa1%～2%、ωAl0.05%～0.5%的、含ωSi为75%的硅铁作孕育剂，或采用硅－锆系、硅－钙系、硅－铈系、硅－钡系等高效孕育剂。

三则，孕育剂不可草率加入，要讲究方法。

孕育剂若漂浮在金属液面上会很快氧化而难以被金属液吸收。

因此采用冲入法时，应准确地加到铁液流与液面接触处或与浇槽接触处。

由于孕育方法对孕育效果有直接影响，因此还可采用浇口杯孕育、硅铁棒孕育、大块浮硅孕育、孕育丝孕育、铁液流孕育以及型内孕育等。

四则，孕育剂的粒度不宜过粗或过细。

若粒度过粗则不能较迅速地为铁液所溶化吸收，残余的未溶孕育剂颗粒混入铸件将恶化性能或导致报废。

粒度亦不宜过细，粉末状的孕育剂极易氧化烧损、失去孕育作用，而且会造成铸件夹渣。

对于含ωSi75%的硅铁孕育剂采用冲入法处理0.5T铁液、当铁液温度为1390～1450℃时，孕育剂的粒度以1～3㎜为宜。

若铁液量少或温度较低或用瞬时孕育方法时，粒度以0.2～2㎜为宜。

灰铸铁常用孕育剂的选用原则：I HAVE SAME SUGGESTION（1）降低白口深度。

低硫铁液时采用RE、Ca、Sr系孕育剂；高硫铁液时采用碳系或石墨。

（2）降低白口深度，提高抗拉强度。

采用石墨化和稳定化（含珠光体稳定元素）复合孕育剂。

采用石墨化孕育剂时，RE、Ca、Ba系较好。

灰铸铁孕育处理的原理灰铸铁是一种重要的工程材料，具有优良的机械性能和耐磨性能，在工业生产和民用建筑领域得到广泛应用。

灰铸铁的制备过程中，其中一个重要处理步骤是孕育处理。

本文将详细介绍灰铸铁孕育处理的原理。

灰铸铁的孕育处理是在灰铸铁铸件加热处理前进行的一道工艺流程。

孕育处理的目的是改善灰铸铁的组织和性能，提高其耐磨性能和韧性。

孕育处理的原理主要涉及到孕育剂的选择和加入方式、孕育温度和时间的控制以及铸件表面处理等方面。

首先，孕育剂的选择和加入方式是灰铸铁孕育处理的关键。

一般情况下，使用孕育剂可以改变灰铸铁的组织结构，提高其断裂韧性和耐磨性。

常用的孕育剂有硅、铝、钛等元素的化合物，如硅铝化合物、硅钛化合物等。

这些孕育剂可以形成球化体（如球状石墨）、碳化物、化合物和凝固相等。

其中，球状石墨对提高铸件的韧性和断裂韧性非常有效。

孕育剂一般通过添加剂的方式加入到熔融的铁水中，在搅拌的同时与铁水进行充分的混合。

为了保证孕育剂均匀分布在整个铁水中，还可以采用钢包加入、温水孕育等方法。

其次，孕育温度和时间的控制也是灰铸铁孕育处理的重要因素。

一般来说，孕育温度主要取决于孕育剂的特性和作用机理，以及具体的灰铸铁合金成分。

较高的孕育温度有利于孕育剂的反应和扩散，促进球化石墨形成。

孕育时间一方面要充分保证孕育剂与铁水的反应和扩散，另一方面要避免过长的孕育时间导致灰铸铁中硫化物的形成。

一般来说，孕育处理的温度为1300-1400摄氏度，孕育时间为10-20分钟。

此外，灰铸铁孕育处理过程中还需要对铸件表面进行一些处理。

表面处理可以去除表面的氧化物和杂质，提供更好的表面活性，有利于孕育剂的吸附和反应。

常用的表面处理方法有涂覆、表面抛丸、喷砂等。

综上所述，灰铸铁的孕育处理是一种通过添加孕育剂、控制温度和时间，以及对铸件表面进行处理等方式，改善灰铸铁的组织和性能的工艺流程。

通过孕育处理，可以形成球状石墨、减少灰铸铁中的孪生体，提高铸件的韧性和耐磨性。

灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施一、影响灰铸铁力学性能的主要因素：化学成份 (C 、Si 、Mn 、P 、S 合金元素)灰铸铁的力学性能金相组织石墨的形状、大小、分布 和数量以及基体组织工艺、冶金因素：主要有冷却速度，铁液的过热处理、孕育处理、炉料特性等 (1)关于冷却速度的影响 铸铁是一种对冷却速度敏感性很大的材料，同一 铸件的厚壁和薄壁部份，内部和外表都可能获得相差悬殊的组织，俗称为组织 的不均匀性。

因为石墨化过程在很大程度上取决于冷却速度。

影响铸件冷却速 度的因素较多：铸件壁厚和分量、铸型材料的种类、浇冒口和分量等等。

由于 铸件的壁厚、分量和结构取决于工作条件，不能随意改变，故在选择化学成份 时应考虑到它们对组织的影响。

(2)关于铁液孕育处理的影响 孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前，把孕育 剂附加到铁液中以改变铁液的冶金状态，从而可改善铸铁的显微组织和性能。

对灰铸铁而言，进行孕育处理是为了获得 A 型石墨、 珠光体基体、 细小共 晶团的组织，以及减少铸件薄壁或者边角处的白口倾向和对铸件壁厚的敏感性； 对可锻铸铁而言，是为了缩短短退火周期，增大铸件的允许壁厚和改善组织的 结构；对球墨铸铁而言，是为了减少铸件白口倾向，提高球化率和改善石墨的 圆整性。

(3)关于铁液过热处理的影响。

提高铁液过热温度可以： ①增加化合碳含量和 相应减少石墨碳含量， ②细化石墨， 并使枝晶石墨的形成， ③消除铸铁的 “遗 传性”，④提高铸件断面上组织的均匀性， ⑤有利于铸件的补缩。

同样，铁液保 温也有铁液过热的类似作用。

工艺因素和冶金因素(4)关于炉料特性的影响实际生产中往往发现改变金属炉料(例如采用不同产地的生铁或者改变炉料的配比等)而化学成份似乎无变化的情况下铸铁具有不同的组织和性能，这说明原材料的性质直接影响着用它熔炼出来的铸铁的性质，称为铸铁的：“遗传性”为此，采用提高铁液温度和使用多种铁料配料可消除这种“遗传性”，并改善铸铁的组织和性能。

孕孕育育处处理理铁铁水水凝凝固固以以前前将将少少量量合合金金物物质质加加入入其其中中，，使使铁铁水水中中已已有有的的或或新新增增的的形形核核基基质质周周围围形形成成碳碳原原子子活活化化微微区区，，高高活活度度碳碳原原子子摆摆脱脱与与铁铁原原子子形形成成化化合合物物倾倾向向，，转转移移到到形形核核基基质质表表面面，，能能增增加加有有效效石石墨墨晶晶核核数数目目，，促促进进石石墨墨顺顺利利生生长长。

这这种种利利用用特特定定的的外外来来物物质质促促进进铸铸铁铁石石墨墨化化的的技技术术手手段段称称为为孕孕育育处处理理。

优优质质高高强强度度灰灰铸铸铁铁应应该该具具有有细细小小而而均均匀匀分分布布的的A A 型型石石墨墨和和细细珠珠光光体体基基体体组组织织。

这这种种组组织织通通常常是是在在碳碳当当量量较较低低的的铸铸铁铁中中出出现现。

但但是是具具有有这这种种成成分分的的铁铁水水共共晶晶过过冷冷度度大大，，容容易易产产生生白白口口。

在在这这种种情情况况下下，，实实行行孕孕育育处处理理能能获获得得很很好好的的效效果果，，既既能能避避免免白白口口，，又又能能获获细细密密A A 型型石石墨墨，，铸铸铁铁力力学学性性能能显显著著提提高高。

同同炉炉铁铁水水浇浇注注的的铸铸铁铁件件，，断断面面厚厚度度不不同同部部位位的的组组织织和和强强度度会会有有明明显显差差别别,,即即铸铸铁铁件件的的组组织织和和性性能能对对断断面面尺尺寸寸有有一一定定敏敏感感性性。

孕孕育育剂剂提提高高形形核核几几率率，，促促进进石石墨墨化化，，有有助助于于消消除除薄薄断断面面白白口口，，而而且且消消除除白白口口的的同同时时并并不不显显著著改改变变厚厚断断面面的的石石墨墨数数量量和和尺尺寸寸。

这这是是因因为为孕孕育育剂剂的的主主要要作作用用在在于于促促进进石石墨墨形形核核，，而而且且当当碳碳当当量量与与硅硅碳碳比比变变化化不不大大时时，，单单位位铁铁水水体体积积内内的的形形核核数数目目也也是是有有一一定定限限度度的的。

提高灰铸铁性能的途径为提高灰铸铁的性能，常采取下列几种措施：选择合理的化学成分；改变炉料组成，过热处理铁液；孕育处理；微量或低合金化。

采取何种措施取决于所要求的性能及生产条件，往往同时采取两种以上措施。

1、化学成分的合理选配（1）碳、硅及硅碳比灰铸铁的含碳量大多在2.6%~3.6%含硅量在1.2%~3.0%碳硅都是强烈地促进石墨化的元素,可用碳当量CE来说明它们对灰铸铁金相组织和力学性能的影响.提高碳当量促使石墨化变粗，数量增多，强度和硬度下降.降低碳当量可减少石墨数量，细化石墨,增加初析奥氏体枝晶，从而是提高灰铸铁力学性能时常采取的措施•但降低碳当量会导致铸造性能降低，铸件断面敏感性增大，铸件内应力增加，硬度上升加工困难等问题，因此必须辅以其它的措施•在碳当量保持不变的条件下，适当提高Si/C比（一般由0.5左右提高至0.7左右），在凝固特性，组织结构与材质性能方面有以下变化：a组织中初析奥氏体数量增多，有加固基体的作用；b由于总碳量的降低，石墨量相应减少，减轻了石墨片对基体的切割作用；c固溶于铁素体中的硅量增多，强化了铁素体（包括珠光体中的铁素体）;d提高了共析转变温度，珠光体在较高温度下生成，易粗化，会降低强度；e降低了奥氏体的含碳量，使奥氏体在共析转变时易生成铁素体；f硅高碳低情况下，易使铸件表层产生过冷石墨并伴随有大量铁素体，有利于切削加工，但不加工面的性能有所削弱；g提高了液相线凝固温度，降低了共晶温度•扩大了凝固范围•降低了铁液流动性，增大了缩松渗漏倾向•综合以上各种固素的利弊，在碳当量较低时，适当提高Si/C，强度性能会有所提高，切削性能有较大改善，但要注意缩松渗漏倾向的增'加和珠光体数量的减少。

在较高碳当量时（具体取决于生产条件）提高Si/C反而使抗拉强度下降。

此时提高硅碳比仍能有减少白口倾向的优点，适用于性能要求不高的薄壁铸件的铸造。

（2）锰和硫锰和硫本身都是稳定碳化物、阻碍石墨化的元素。

灰铁硬度提高方法
1、炉料配比
为了提高灰铸铁件的硬度，采用生铁+废钢+炉料+渗碳剂的方法，通过渗碳剂中的氮气改变石墨的形状和长度。

2、化学成分控制
（1）许多冶炼公司认为硫有害，铁水中硫含量越低越好，事实上，情况并非如此，灰铸铁件应考虑“碳化硅”和“锰硫比”。

即Mn=1.71S+（0.2～0.5）。

（2）对于低合金化，应添加一种或两种合金元素。

添加时应考虑含碳量，不要盲目追求硬度；
3、铁水过热
对于灰铸铁件，在一定范围内提高铁水温度可以细化石墨，致密基体组织，提高铸铁的抗拉强度和布氏硬度。

铁水过热温度宜控制在1500～1530℃，过热时间宜控制在10min以内。

4、孕育剂和孕育方法
灰铸铁的孕育处理通常是在出炉后向铁水中缓慢加入孕育剂（常用的75硅铁）。

孕育处理后，灰铸铁的硬度趋于均匀，改善了灰铸铁的机械加工性能，提高了灰铸铁的强度。

调整孕育剂及其加入量改善灰铸铁制动盘缩松汽车制动盘是汽车制动系统中重要的安全部件之一，质量要求高，基本不允许存在任何缩松缺陷，但实际生产中很难做到铸件内部无缩松缺陷，尤其是在铸件结构壁厚差异过大的情况下。

常见缩松缺陷就是在铸件断面上出现的分散而细小的缩孔，这是在金属凝固收缩时，由于金属液未对铸件有效补缩而产生的缺陷。

解决缩松缺陷一般从化学成分、冒口补缩、孕育处理、孕育剂加入量、铸型刚度大小等几个方面分析。

但实际生产中必要时需要借助有效的问题分析方法，笔者采用鱼骨图的方法进行问题分析，最终从孕育剂特性极其加入量方面进行研究，简单有效地解决了某种制动盘产品铸件缩松问题，并进行了大批量生产实践。

1 问题描述1.1 产品结构制动盘结构如图1所示，内浇口开设在最大直径处，铸件壁厚随着与内浇口距离的增加而逐渐变厚。

从结构上来看，铸件从最大外圆处开始逐渐凝固，不利于浇注系统补缩。

实际生产过程采用无冒口工艺，但在图示位置上存在轻微的缩松缺陷。

1.2 化学成分产品质牌号为HT250，化学成分如表1所示。

孕育剂为0.43%的75%FeSi包底孕育， 0.05%的75%FeSi随流孕育，加入量根据铁液重量精准称量计算加入。

从表1的化学成分来看，碳当量较高，反石墨化的合金元素也较少，不易产生缩松缺陷。

图1 产品尺寸结构Fig.1 Product structure表1 化学成分（质量分数，%）Tab.1 Chemical composition (mass fraction, %)元素　C Si Mn P原铁液 3.36 1.760.650.03孕育后 3.34 2.100.650.03元素　S Cr Cu原铁液0.080.260.23孕育后0.080.260.231.3 缩松缺陷产品在精加工之后可见密密麻麻的小孔洞分布在较大范围内（见图2a），从外观初步判断可能是缩松缺陷。

为进一步确定，采用扫描电镜观察，该缺陷在截面上具有一定的深度，缺陷部位较为疏松、不密实（见图2b），且能够清晰看到孔洞内部形状不规则（见图2c），明显可以见到相当发达的树枝状晶的末梢，是铸铁凝固过程中，因液态收缩和凝固收缩不均匀，在最后凝固的部位形成的典型缩松、缩孔缺陷特征[1]。

合金熔炼知识点总结1.铸造性能：流动性，充型能力，收缩性，偏析。

气体及夹杂物等2.合金的流动性与充型能力的区别1）充型能力是液态金属充满型腔获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力流动性是指液态铸造合金本身的流动能力。

2）流动性好的合金，其充型能力强3）流动性影响因素：合金的种类，化学成分及结晶特点3.收缩性：铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象称为收缩性。

1）收缩的三个阶段;液态收缩阶段，凝固收缩阶段，固态收缩阶段。

2）收缩方法：体收缩，线收缩3）影响收缩的因素：化学成分，浇注温度，铸件结构与铸型条件4）收缩对铸件质量的影响：产生缩松和缩孔[主要原因是液态收缩和凝固收缩]防治措施：调整化学成分，降低浇注温度和减少浇注速度，增加补缩能力，增加铸型激冷能力。

6.铸造应力：铸件在凝固冷却的过程中因温度的下降而产生收缩使铸件和长度发生变化，若这些变化受到阻碍便会在铸件中产生应力称为铸造应力。

1）铸造应力按其产生的原因可分为三种：热应力，固态相变应力，收缩应力2））铸造应力的防止和消除措施：采用同时凝固的原则提高铸型温度改善铸型和型芯的退让性进行去应力退火7.铸铁：铸铁是一系列主要由铁、碳和硅组成的合金的总称[铁，碳，硅，锰，磷，硫及其其他合金元素]1）铸铁中的碳以化合态渗碳体和游离态石墨形式存在2）.影响铸铁组织和性能的因素：a.碳和硅[铸铁中碳、硅含量均高时，析出的石墨就愈多、愈粗大]b.硫[强烈阻碍石墨化,增加热脆性，恶化铸铁铸造性能硫含量限制在0.1-0.15%以下]c.锰[弱阻碍石墨化，具有提高铸铁强度和硬度的作用锰含量控制在0.6~1.2%之间]d.磷[对铸铁的石墨化影响不显著。

含磷过高将增加铸铁的冷脆性磷含量限制在0.5%以下]8.铸铁分类：1）按碳存在形式分：白口铸铁，灰口铸铁，麻口铸铁2）按石墨存在形式分：灰铸铁，可锻铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁3）按化学成分分：普通铸铁，合金铸铁4）按性能分：耐热铸铁，耐磨铸铁，耐腐蚀铸铁9.灰铸铁（HT)：指碳主要以片状石墨形式出现的铸铁，断口呈灰色。

衡水格林铸鑫科技有限责任公司灰铸铁孕育处理技术操作规程2006.06.28发布 2006.07.01实施目次1 范围 (1)2 主要设备参数 (1)3 工艺流程 (1)4 技术操作内容 (1)灰铸铁孕育处理技术操作规程1．范围本规程规定了灰铸铁孕育处理技术操作要求及异常情况处理等内容。

本规程适用于衡水格林铸鑫科技有限责任公司灰铸铁孕育处理技术操作。

2．主要设备参数2.1 转运铁水包容量750Kg，自带模具，耐火材料浇注包衬，燃气烘干。

2.2浇注铁水包容量250Kg，自带模具，耐火材料浇注包衬，燃气烘干。

3．工艺流程烘烤检查铁水包--转运包内加孕育剂—测温出铁水--扒渣挡渣--铁液倒包随流孕育—浇注4．技术操作内容4.1 中频炉铁水出炉温度一般控制范围在1470～1520℃，转运包内铁水温度控制范围在1420～1470℃，加入孕育剂前的铁水最低温度要大于1420℃。

如遇铸件工艺上对浇注温度有特别要求时，可根据规定适当调整炉温和倒包温度，以确保铁水温度满足浇注要求。

4.2 转运包内孕育4.2.1 孕育剂为75#硅铁，粒度为3～8mm，使用前加热烘干。

4.2.2 孕育剂加入量实际生产中有特殊要求的孕育剂加入量以铸造工艺卡的要求为准。

4.3 铁液随流孕育4.3.1 孕育剂为75#硅铁，粒度为0.15～0.6mm，使用前加热烘干。

4.3.2 孕育剂加入量4.3.3 孕育剂加入方式:倒包时用手工、孕育剂料斗把孕育剂均匀地随铁液流加入。

实际生产中有特殊要求的孕育剂加入量以铸造工艺卡的要求为准。

4.4 在确保浇注温度前提下，每包铁水应在8min内浇注完毕，以避免孕育衰退。