高强度灰铸铁生产 有4种工艺供你选【转帖】

老翻砂匠

      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。

   　第一种是强化孕育铸铁

      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5t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=1.28，229HBW，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。

      第二种是合成铸铁

      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)炉料采用大量废钢，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，力学性能好，在同样碳当量时强度可比冲天炉铸铁提高1～2个牌号。

   　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力学性能高，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。

      第三种是低合金化孕育铸铁

      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。

      第四种是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。　

　   因此，控制Mn、、Si差值和Mn绝对值，就能获得力学性能高，硬度均匀，耐压致密性好和耐磨性能好的高强度灰铸铁。

铸造小猫

适当提高SI/C比例，孕育等环节控制好，强度会提高很多，我这有阵子HT300的强度稳定在350+，之后就不能稳定了

铸造小猫

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。　
这应该是特殊铸铁的套路吧

老翻砂匠

铸造小猫 发表于 2017-9-10 21:23
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% ...

这应该是特殊铸铁的套路吧

一般做 P+D墨的材料就是采用这种做法，但这种用的少，毕竟导热性能不好，所以通常用 F+D墨用的多一些，这些只是从做玻璃模具材料的角度出发。

老翻砂匠

铸造小猫 发表于 2017-9-10 21:56
适当提高SI/C比例，孕育等环节控制好，强度会提高很多，我这有阵子HT300的强度稳定在350+，之后就不能稳定 ...

我曾经用高碳当量时的高硅碳比，做出灰铁，强度达到240，硬度达到110，基体的铁素体达到85～90%

赵世刚

我硅碳比都在下限，超过0.51的时候不多，但是我的HT300可以稳定达到350。

老翻砂匠

赵世刚 发表于 2017-9-11 08:39
我硅碳比都在下限，超过0.51的时候不多，但是我的HT300可以稳定达到350。

那说明你的碳当量不高，不同的碳当量对相对应的不同Si/C比，所产生的作用是不同的～

赵世刚

老翻砂匠 发表于 2017-9-11 09:15
那说明你的碳当量不高，不同的碳当量对相对应的不同Si/C比，所产生的作用是不同的～ ...

谢谢指点！

铸造小狗

老翻师对铸铁合金和铁液处理很有研究，佩服了！

铸造小猫

老翻砂匠 发表于 2017-9-10 22:39
我曾经用高碳当量时的高硅碳比，做出灰铁，强度达到240，硬度达到110，基体的铁素体达到85～90% ...

不同的要求有不同的做法，有些公司喜欢低碳当量来生产高牌号灰铁件，这样少加点合金元素进去。

好难好难

Si/C比说的是原铁水的比值还是成品后的比值

铸造小狗

好难好难 发表于 2017-9-16 00:49
Si/C比说的是原铁水的比值还是成品后的比值

那肯定是终铁水！

光辉铸造

低碳当量预示着有可能出现铸造缺陷

河南董工

大硅碳比、孕育处理是重中之重！

老翻砂匠

河南董工 发表于 2017-9-25 10:32
大硅碳比、孕育处理是重中之重！

说的即是，真正的专家！

前几天与陆工（新疆籍，目前在湖南的娄底发挥余热）在南京交流时就聊到他的专利技术，其中含碳量高达5.6%的球铁，严格控制孕育处理后不但不会产生石墨漂浮，而且得到了全铁素体的、大量细小且球化等级极高的球铁！

qwsx

又学习了

                               
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回炉铁

顺便请教个问题：你们做灰铁，原铁水跟终铁水有差异吗，有，则有多大？我们这里中频炉熔炼，原铁水3.3，检本体或者浇注系统就只有3.2，检验后立即出铁，检验时间大概在10分钟左右，多次取样对比，差异在0.1-0.15的样子。
另外菜鸟再问一个问题，这几种办法来提高强度，是潮模工艺吗？对应的金属型或者铁模覆砂等工艺，冷却速度的影响有什么样的差异吗？

铸造小猫

回炉铁 发表于 2018-3-10 08:28
顺便请教个问题：你们做灰铁，原铁水跟终铁水有差异吗，有，则有多大？我们这里中频炉熔炼，原铁水3.3，检 ...

取样检测有误差很正常，如果都是CS仪检测，那么试样的白口化程度会一定程度影响检测结果
提高抗拉强度可以从开箱时间，造型工艺，化学成分多方面去考虑的，方法很多，要结合实际情况来操作的。

老翻砂匠

回炉铁 发表于 2018-3-10 08:28
顺便请教个问题：你们做灰铁，原铁水跟终铁水有差异吗，有，则有多大？我们这里中频炉熔炼，原铁水3.3，检 ...

应该属于正常的，因为，取样后，的铁水继续在降碳，而取的样则是定了，在这，假设白口化正常，误差可以接受的前提条件。

回炉铁

恩，谢谢二位的答疑，我这老是被质量科逮着说终铁水不合工艺过程控制不准的问题，总是整来整去的，就想了解一下其他厂做的什么水平。
不记得在谁的帖子里下了一篇文章：感应炉熔炼铸铁用增碳剂及增碳工艺研究，这里面的结论是增碳剂以镜面加入的方式为最佳，比炉底、中间加入都高10%左右，但我们实际过程中，熔炼完差不多就要取样了，检验合格就出铁，如果这种方式，熔炼完再表面加入增碳剂，涉及到溶解扩散是否充分，又会延长熔炼时间，怎么都不值得提这10%，而且是否能提10%还有待商榷，你们怎么看，你们的加入方式是怎样？