生产高强度灰铸铁件可采取哪些工艺措施？

石叠夕城

近年来，很多单位研究并发展了适应具体生产条件和不同铸件要求（包括薄壁高强度灰铸铁件）的高强度灰铁的生产方法，归纳起来，有以下四种。
: \1 d( M4 L, G8 \# E, {1、强化孕育铸铁炉料中加入较多的废钢，采用优质铸造焦，以得到出炉温度大于1500℃和高碳当量的铁水，用高效孕育剂强化孕育从而得到高强度灰铸铁。过去生产孕育铸铁依靠加入较多废钢，降低碳量来提高强度，但这种方法工艺性能不好，白口倾向大，尤其是对薄壁铸件（最小壁厚3～10MM）。近代高强度孕育铸铁不用这种方法，靠高效孕育剂来强化孕育，提高性能。一般的方法是：碳当量在3.9～4.1％左右，温度1480℃左右，要求铁水氧化少，采用SI－CA、CR－SI－CA、RE－CA－BA、SI－CA、SI－FE复合、稀土复合等高效孕育剂，进行孕处理。例如某厂5吨冲天炉，利用铸造焦，炉料中加入40％以上废钢，总焦比为7时，铁水温度1520℃～1540℃，炉渣中氧化铁含量低（1.8～3.0％）。经特种孕育剂孕育处理，当碳当量为4.28％时，试棒抗拉强度可达250MPA，相对强度RG＝1.28，HB229，珠光体含量大于98％。又如某单位通过提高铁水过热温度，然后采用RE－CA－BA孕育剂对铁水进行孕育处理，烧注一批缸盖铸件，当碳当量为3.9～4.05％时，抗拉强度285～304MPA，相对强度RG＝1.1～1.21，石墨形态好，加工后水压试验没发现缩松和漏水现象。
2、合成铸铁所谓合成铸铁工艺，就是用感应电炉熔炼，炉料中用50％以上的废钢，其余为回炉铁和铁屑，经增碳处理得到的铁液。这种方法的优点是：（1）炉科采用大量废钢，不用生铁，降低了铸铁成本；（2）可获得含磷量低的铁水，减少磷量对缸体、缸盖等薄壁高强度灰铁缩松和渗漏缺陷的影响；（3）可避免生铁遗传性影响，铸铁石墨形态好，珠光体含量高，机械性能好，在同样当量时强度可比冲天炉铸铁提高1～2个牌号。
% q# L% L8 G) A; Y我国某汽车厂利用合成铸铁工艺熔炼高强度灰铸铁生产缸体，效果很好，生产结果表明：（1）采用合成铸铁熔炼工艺浇注的缸体机械性能高，当碳当量为4.0％时，抗拉强度大于250MPA，比冲天炉熔炼提高一个牌号；（2）铁水断面敏感性小，缸体不同厚度断面及阶梯试块断面硬度分布均匀；（3）铸铁含磷量低，含杂质少，克服铸件渗漏缺陷；（4）成本低；（5）熔炼工艺简单易行，容易撑握。
3、低合金化孕育铸铁调整原铁水的化学成份使其达到较高碳当量，在炉内（或包内）加入少量铬、铜、钼等合金元素，获得高温低合金化铁水，再经孕育处理，得到石墨细小、珠光体含量高、片间距小的组织，从而获得高强度铸铁。用这种方法生产高强度灰铸铁，国外用得较广泛，效果比较稳定，合金元素多是CU，CR、MO、NI等。其最大优点是可使缸体、缸盖薄壁部分的基体组织得到95％以上珠光体，硬度差小。我国某些单位用0.3～0.7％CR，瞬时孕育，控制铬／硅比值，解决了缸体、缸盖的生产问题。
4、调整铸铁常规化学成份及比例，获得高强度、低应力灰铸铁在碳当量保持不变的情况下，适当提高SI／C比值是提高机床铸件强度和刚度重要途经之一。北京机床研究所等单位在这方面作了系统的研究工作，他们认为：通过调整化学成份，特别是改变硅／碳比值，使SI／C在0.5～0.9，再加上适当的孕育和合金化，可以获得具有良好综合性能的高强度灰铸铁件。
有关硅／碳比值的规律是：（1）在相同碳当量下，SI／C比值高，抗拉强度可提高30～60MPA，相对强度高，相对硬度低，弹性性能好；（2）在相同碳当量下，SI／C比值增加，残余应力有除低趋势，应力倾向也较小；（3）提高SI／C比值，白口倾向小，断面敏感性小，而对铁水流动性，线收缩率无影响。
调整锰、硅含量，使含MN量比含SI量高0.2～1.3％以上，得到另一种高强度低应力铸铁。灰铸铁含MN在1.5～3.0％范围内，提高含MN量，尤其是当MN量大于SI量后，能显著细化共晶团，易于获得D、E型石墨和细珠光体基体。另外，控制灰铸铁中MN、SI差值和MN的绝对值，使MN、SI差值在0～0.5％，MN大于2％，还可以在灰铸铁中得到不同类型的硬化相。
% P' S0 \- @2 f# {因此，控制MN、、SI差值和MN绝对值，就能获得机械性能高，硬度均匀，耐压致密性好和耐磨性能好的高强度灰铸铁。
& ]; W+ a$ F9 b8 A文章关键词： 铸铁、铸件、汽车、合金、液压