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目前，国内外大多采用金属型重力铸造方法生产小型、薄壁、复杂的D型石墨铸铁件。采用这种工艺生产的铸件，除具有良好的表面粗糙度和尺寸精度外，还具有无缩孔和气孔的致密组织，耐油气渗漏，以及良好的加工性能等特点。根据相关研究，在特定领域，D型石墨的综合力学性能要优于A型石墨铸铁件。还需要继续深入研究。+ S1 E0 `1 W( m
" V1 M2 B1 }+ n9 j g0 I% h 用重力金属型铸造的小型薄壁灰铸铁件由于铸型冷却速度快，铁液过冷度大，容易获得以D型石墨为主的金相组织。目前已应用于大批量生产空调和冰箱旋转压缩机的气缸和曲轴铸件，年产量达数千万件之多。此外，还广泛应用于汽车制动鼓，液压和气动部件，机床主轴和齿轮，运输机械轴瓦，带轮以及玻璃模具等，铸件的重量250g-15kg。6 {+ v/ S2 M* i0 Y4 X# V& B$ L
/ L0 U' h9 O, m: v# F8 S# a 有报道称，D型石墨铸铁件已经应用于钢锭模，玻璃模具，机床床身，甚至缸体。
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对于采用重力金属型铸造的小型薄壁灰铸铁件，为获得D型石墨，通常采用过共晶成分，碳当量CE为4.45-4.5%。在灰铸铁中加入一定量的钛，由于其影响奥氏体形核能力和增加共晶过冷度，从而使灰铸铁凝固时促进D型石墨的形成。加入过量的钛，会使灰铸铁的组织产生变化，抗拉强度也会有较大的变动。对于CE为4.45%的铸铁，钛的质量分数从0.05%提高到0.075%；CE为4.5%的铸铁，钛的质量分数增加到0.085%，均会使抗拉强度相当快的提高。如果继续提高钛含量，则抗拉强度的提高会相对减缓。8 u. B& w* g$ P0 t- {1 n
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灰铸铁中加入钛后，大部分的钛化合物存在于金属基体中，但仍有一部分的钛的氮化物或碳氮化物存在于铁素体/石墨界面层内。( I& z0 j+ H* D7 C
) b5 S, w" j: u. V7 H# E 硬度为3200HV或更高的钛化合物的存在，将大大降低铸件的切削加工性能，影响刀具的使用寿命。另外，过高的钛含量会使车削铸件时产生热裂纹。在含磷量较高的灰铸铁中，钛的化合物会与磷共晶融合在一起，增加钛对切削性能的不良影响。为获得所需的显微组织，以及抗拉强度与良好切削性能的最佳组合，在重力金属型铸造的灰铸铁中，钛的质量分数不要超过0.1%。
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空调和冰箱压缩机气缸和曲轴铸件的金相组织应以D型石墨为主，在铸件心部允许有少量的A型、B型石墨。由于孕育处理会促进不希望产生的A型石墨出现，原则上冲天炉铁水时不需要经过孕育处理的，而无芯感应电炉熔炼的铁水仍需要进行孕育处理，以恢复形核条件，控制铸件的收缩和白口。9 |4 b. c" D4 ]) o
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在铸铁的重力金属型铸造中，通常获得的是混合金属基体，所有的铸件都应该进行热处理：正火或者退火。其工艺规范为在843-927℃奥氏体化1h，然后炉冷或者空冷。退火后的基体全部为铁素体，正火后的基体有30%的珠光体。如果希望获得更多的珠光体，则可以加入微量的锑。
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0 C4 G8 D" P. C, l6 I. U! \2 E5 g0 s 在欧洲，采用重力金属型铸造工艺生产的铸件已占铸铁件总量的6-8%。美国、加拿大、日本、印度、比利时、中国等国家也在逐步推广此工艺专业化大批量生产压缩机气缸和曲轴等铸件。D型石墨铸铁件的应用也会越来越广。- t/ }" X' [& x' v2 L, Q& m) L
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国内也在试验采用D型石墨铸铁件生产制瓶机玻璃模具。其化学成分为：C3.28%，Si1.95%，Mn0.56%，Cr0.5%，Ti0.2%，Al1.2，B0.3%，Sb0.4%，RE0.5%，S、P＜0.1%。铁液在1320-1340℃浇注成型后经高温石墨化退火，获得铁素体基体，硬度为158-200HBW。研究表明，在模具频繁与1100℃以上的熔融玻璃接触，模腔温度达500-700℃的工况下，由于D型石墨铸铁具有良好的抗氧化性，抗生长和抗热疲劳性能，与常用的铬钼铜铸铁相比使用寿命提高了3倍以上。
4 v' w- I: D7 V6 z* ]7 A （来源：铸造微课堂） |
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