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    如何防止球墨铸铁石墨漂浮缺陷?


    球墨铸铁生产技术虽经历了60多年的不断发展、创新和完善,依据生产部件性能的要求,由比较单一的材料品种,发展到今天近几十种不同牌号的球墨铸铁,如铁素体球墨铸铁、珠光体球墨铸铁、奥氏体球墨铸铁、贝氏体球墨铸铁及奥氏体-贝氏体球墨铸铁等,球墨铸铁缺陷一直是铸造工作者和铸造厂家关心及研究的热门课题。
      球墨铸铁除具有一般铸造缺陷外,生产中经常出现铸造缺陷有:缩松、夹渣、石墨漂浮、皮下气孔、球化衰退及球化不良等球墨铸铁特有的铸造缺陷;根据不同的生产工艺,球墨铸铁容易产生的铸造缺陷往往又有所区别,但对铸件性能影响最直接、影响最大的是石墨漂浮、球化衰退和球化不良,如果检测结果中,出现上述三种铸造缺陷,目前还没有可以挽救的有效措施,只能报废,并且可能是整炉次产品报废。
      随着科技的不断发展,熔炼设备的完善,球化剂、孕育剂性能的提高,以及稀有元素在球墨铸铁生产中的广泛应用,提高了球墨铸铁生产的质量,降低了球墨铸铁缺陷的产生率,但同时也提高了生产成本;如何采取有效措施,在不大幅度增加生产成本前提下,将球墨铸铁的缺陷降到最低,是每一个生产厂家所追求的。其中,又是容易出现,难以判定的一种铸造缺陷。
      一.球墨铸铁石墨漂浮缺陷分析
      1.石墨漂浮定义
      在铸件断口位置上,有一层黑色黑斑,颜色与正常的银白色断口组织有清晰可见的分界线(黑白分明有时石墨漂浮和夹渣混在一起),这层乌黑发亮的石墨组织像是上浮到铸件表面上的,所以称为石墨漂浮;石墨漂浮也是一种密度偏析现象,因此也有技术文献称为石墨偏析。
      2.形成石墨漂浮缺陷原因分析
      针对石墨漂浮的原因,传统观念认为有以下几个方面:
      (1)由于铁液的碳当量过高,以致铁液在高温时就析出大量石墨,由于石墨密度小,铸件在凝固时,石墨漂浮到铸件表面(温度高)或遗留在铸件内部(温度低),随着碳当量的增高,铸件壁厚的加大,石墨漂浮倾向会加剧。
      (2)硅是促进石墨化元素,铁液中过高的含硅量,也会使铸件在凝固过程中,过量的石墨析出,从而造成石墨漂浮。
      (3)稀土含量过少,造成碳在铁液中的溶解度降低,由于球墨铸铁含碳量较高,造成大量石墨析出,形成石墨漂浮。
      (4)浇注温度过高,铸件凝固过程中,长时间处于液态,有利于石墨的析出,将使石墨漂浮倾向增大。
      (5)铁液球化处理到浇注完毕,时间过长,造成球化及孕育衰退,致使球状石墨大量开裂,同时又由于液态时间长,析出大量石墨,从而造成石墨漂浮。
      (6)铸件壁厚设计不合理,由于铸件壁厚不均匀,局部壁厚过大,浇注完毕后,过大壁厚处铁液凝固时间过长,同样的铁液在壁厚过大处容易出现石墨漂浮。
      二.球墨铸铁石墨漂浮的预防措施
      (1)严格控制铁液的碳当量 根据生产铸件的不同,在保证铁液流动性和良好的充型能力前提下,选择合适的碳当量,并不是如资料上所述,球铁应在共晶或亚共晶范围内选择碳当量;铁液中的碳和硅含量应合适,一种元素含量过高,虽然碳当量合适,同样可以造成铸件产生石墨漂浮缺陷。
      (2)严格铁液熔炼和处理工艺 同样配比的料,如果没有严格的熔炼、球化和孕育处理,同样可使铸件产生石墨漂浮缺陷。如浇包不烘烤到位,只有通过提高铁水温度来保证球化处理后的浇注温度,球化剂(稀土镁合金)和孕育剂(硅合金)的都是极易氧化的元素,铁液温度过高,在铁液与球化剂、孕育剂反应时,造成剧烈的沸腾效应,加大球化剂、孕育剂与空气的接触面,加剧它们的氧化反应,大大缩短反应时间,无法保证铁液对球化剂和孕育剂的吸收率,从而达不到良好的球化、孕育效果,从而使含碳量较高的铁液加大石墨漂浮倾向。
      (3)球化剂、孕育剂粒度的控制 粒度过小,造成氧化反应快,达不到最佳的吸收率;粒度过大,造成溶解时间过长,部分未充分反应的合金将随除渣剂被扒出,同样无法保证球化和孕育质量。
      (4)合适的浇注温度和最短的浇注时间 在保证得到健全铸件的前提下,尽可能降低浇注温度,从而保证铸件凝固过程中液态停留时间最短,降低凝固过程中石墨析出倾向;尽可能缩短浇注时间,以保证在最佳的球化和孕育时间内浇注完毕,避免球化和孕育衰退,石墨球开裂,降低石墨漂浮倾向。
    (5)生产过程控制 应控制模样密度,保证负压气体流量,以及合适的真空负压时间。模样密度的加大,将会增加浇注过程中模样的发气量,造成铁液凝固时表面含碳量的增加。真空负压时间过短,将使凝固过程中液态停留过长,加到石墨漂浮倾向,真空负压时间过长,将使凝固过程中过冷度加到,将使铁素体球墨铸铁中的珠光体含量增加。 



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