鑄造高強度灰鐵材質鑄鐵件的工藝方法-興達機床量具

生產鑄造高強度灰鐵材質鑄鐵件有四種工藝方法高強度灰鑄鐵的生產鑄造方法，歸納起來有以下四種。

一、低合金化孕育鑄鐵

調整原鐵水的化學成份使其達到較高碳當量，在爐內（或包內）加入少量鉻、銅、鉬等合金元素，獲得高溫低合金化鐵水，再經孕育處理，得到石墨細小、珠光體含量高、片間距小的組織，從而獲得高強度鑄鐵。用這種方法生產高強度灰鑄鐵，國外用得較廣泛，效果比較穩定，合金元素多是Cu，Cr、Mo、Ni等。其_優點是可使缸體、缸蓋薄壁部分的基體組織得到95%以上珠光體，硬度差小。我國某些單位用0.3~0.7%Cr，瞬時孕育，控制鉻/硅比值，解決了缸體、缸蓋的生產問題。

二、強化孕育鑄鐵

爐料中加入較多的廢鋼，采用_鑄造焦，以得到出爐溫度大于1500℃和高碳當量的鐵水，用_孕育劑強化孕育從而得到高強度灰鑄鐵。過去生產孕育鑄鐵依靠加入較多廢鋼，降低碳量來提高強度，但這種方法工藝性能不好，白口傾向大，尤其是對薄壁鑄件（_小壁厚3~10mm）。近代高強度孕育鑄鐵淘汰了這種方法，使用_孕育劑來強化孕育，提高性能。一般的方法是：碳當量在3.9~4.1%左右，溫度1480℃左右，要求鐵水氧化少，采用Si-Ca、Cr-Si-Ca、Re-Ca-Ba、Si-Ca、Si-Fe復合、稀土復合等_孕育劑，進行孕處理。例如5噸沖天爐，利用鑄造焦，爐料中加入40%以上廢鋼，總焦比為7時，鐵水溫度1520℃~1540℃，爐渣中氧化鐵含量低（1.8~3.0%）。經特種孕育劑孕育處理，當碳當量為4.28%時，試棒抗拉強度可達250MPa，相對強度RG=1.28，HB229，珠光體含量大于98%。又如某企業通過提高鐵水過熱溫度，然后采用Re-Ca-Ba孕育劑對鐵水進行孕育處理，燒注一批鑄件，當碳當量為3.9~4.05%時，抗拉強度285~304MPa，相對強度RG=1.1~1.21，石墨形態好，加工后水壓試驗沒發現縮松和漏水現象。

三、合成鑄鐵

所謂合成鑄鐵工藝，_是用感應電爐熔煉，爐料中用50%以上的廢鋼，其余為回爐鐵和鐵屑，經增碳處理得到的鐵液這種方法的優點：

（1）爐科采用大量廢鋼，不用生鐵，降低了鑄鐵成本；

（2）可獲得含磷量低的鐵水，減少磷量對缸體、缸蓋等薄壁高強度灰鐵縮松和滲漏缺陷的影響；

（3）可避免生鐵遺傳性影響，鑄鐵石墨形態好，珠光體含量高，機械性能好，在同樣當量時強度可比沖天爐鑄鐵提高1~2個牌號。

我國某汽車廠利用合成鑄鐵工藝熔煉高強度灰鑄鐵生產缸體，效果很好，生產結果表明：

（1）采用合成鑄鐵熔煉工藝澆注的缸體機械性能高，當碳當量為4.0%時，抗拉強度大于250MPa，比沖天爐熔煉提高一個牌號；

（2）鐵水斷面敏感性小，缸體不同厚度斷面及階梯試塊斷面硬度分布均勻；

（3）鑄鐵含磷量低，含雜質少，克服鑄件滲漏缺陷；

（4）成本低；

（5）熔煉工藝簡單易行，容易撐握。

四、調整鑄鐵常規化學成份及比例，獲得高強度、低應力灰鑄鐵

在碳當量保持不變的情況下，適當提高Si/C比值是提高機床鑄件強度和剛度重要途經之一。北京機床研究所等單位在這方面作了系統的研究工作，他們認為：通過調整化學成份，特別是改變硅/碳比值，使Si/C在0.5~0.9，再加上適當的孕育和合金化，可以獲得具有良好綜合性能的高強度灰鑄鐵件。

（1）在相同碳當量下，Si/C比值高，抗拉強度可提高30~60MPa，相對強度高，相對硬度低，彈性性能好；

（2）在相同碳當量下，Si/C比值增加，殘余應力有除低趨勢，應力傾向也較小；

（3）提高Si/C比值，白口傾向小，斷面敏感性小，而對鐵水流動性，線收縮率無影響。

調整錳、硅含量，使含Mn量比含Si量高0.2~1.3%以上，得到另一種高強度低應力鑄鐵。灰鑄鐵含Mn在1.5~3.0%范圍內，提高含Mn量，尤其是當Mn量大于Si量后，能顯著細化共晶團，易于獲得D、E型石墨和細珠光體基體。另外，控制灰鑄鐵中Mn、Si差值和Mn的_值，使Mn、Si差值在0~0.5%，Mn大于2%，還可以在灰鑄鐵中得到不同類型的硬化相。

因此，控制Mn、、Si差值和Mn_值，_能獲得機械性能高，硬度均勻，耐壓致密性好和耐磨性能好的高強度灰鑄鐵。這種高錳灰鑄件在機床、缸套、液壓件三個行業中生產，取得較好的效果。