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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。- n" V/ X: _7 H2 y6 f1 h" j9 ]
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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。7 W/ ?/ `, h4 ]5 o1 t; `7 Y5 Z
6 M* ^# [# V. X" E) W( a+ ? 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。/ Y0 ^# v0 }5 E( D7 Z" E
; b$ [8 U' P* f! F 一．球墨铸铁石墨漂浮缺陷分析# x& g0 b& j7 U; \, ?: H; @
8 M% _# Z9 d' h5 ^) f" j 1．石墨漂浮定义8 x3 c: s5 r k4 x
, p3 @, l, a" \4 i. k7 |0 z5 G 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。" x6 ~4 |1 f0 T! O/ X3 ]
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2．形成石墨漂浮缺陷原因分析
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针对石墨漂浮的原因，传统观念认为有以下几个方面：, a1 v5 A( g# h3 Z% w" Y
: v: Q8 y; x) s% V, }/ G; _* [ （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。
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$ z1 a9 |/ B+ B; E a- G, V （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。6 r8 A O3 G; \$ b
8 Y( r7 V8 P1 G& n S （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。( Y; {. b8 P- r" K' p, o
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（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。
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/ F6 ]) d- [( D/ ^$ C3 B- p （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。
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（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。
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( D- E& H& z' ?' a6 D 二．球墨铸铁石墨漂浮的预防措施
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6 D- m& O. z# y, a: B （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。
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8 ~( |1 x' X N1 X （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。
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（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。 t) W2 [& z$ C* d' g3 D0 \6 l
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（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 V1 x* `; x- M& n% E
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（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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发表于 2017-9-26 22:01:19
