如何消除C型石墨

wangyoufa

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我公司现生产一种HT250铸件，电炉熔炼，配料：生铁40%，回炉料50%，废钢：10%，含C量3.5左右，含S量0.07%左右，出炉温度1520度左右，两次硅钡孕育剂孕育，总孕育量0.4-0.5%，铸件主要壁厚15mm左右，潮模砂造型，在检查时其他各种指标都合格，就是时常出现C型石墨，请教各位大侠，如何才能彻底消除C型石墨。

二月天下

C型石墨产生的条件是:碳当量很高、冷却速度缓慢，电炉熔化生铁配料过多。因此，建议将生铁配比降到20%以下，多加回炉料和废钢，用增碳剂调整碳量；出炉温度1450-1480度；包内硅铁孕育，随流用硅钡孕育剂。注意：孕育过量，终硅量高也会产生C型石墨。

xyzhlan

降低生铁加入量，提高废钢含量，主要降低碳当量，碳有点偏高。增碳剂加入要早点，如果后期加入增碳剂，融化不好也会导致C型石墨。

xzfby

增加废钢量，降低回炉料试试

wangyoufa

谢谢楼上几位的帮助。我们的含C量是用户规定的，Si量目前控制在1.5-1.6%之间，总体碳当量不算高。我们也试过多用废钢和增碳剂但增碳效果不太稳定。试过在1530-1550度保温5分钟后再降温但效果还是不理想，请问有什么孕育剂可以更好的改善石墨形状，RE-Ba-Ca好用吗。

xyzhlan

楼主可以考虑稀土孕育剂试试

haomai

楼主的两次孕育是怎么分配的，0.4-0.5%的孕育量感觉有些大。降低一些试试，其它方面楼上讲的很清楚了。

红杉树

针对楼主提出的问题，分析如下：按楼主的炉料配比来看生铁40%，回炉料50%（按生铁碳量4.0%计算约为1.75%，回炉铁50%计算约为1.6%C，两项相加铁水碳量已经达到3.3%的水平），刨去电炉碳量损耗3-5%，出来的原铁水的碳量已经达到3.2-3.3%的水平，可以发现楼主此电炉操作工艺是属于少量使用增碳剂的水平（增碳剂加入量约在0.2-0.3%），这样熔制的铁水其石墨形态肯定是有问题的，C型石墨的出现也是意料之中的。
楼上几位提出的建议很有操作意义，即生铁10-15%，废钢35-50%，回炉铁30-50%进行操作，增碳剂的使用也很关键（估计楼主使用的增碳剂也有一定的问题）。电炉熔炼如何在低碳当量的前提下，实现大幅度增碳也是关键点（细想一下，冲天炉熔炼也是同样的道路）。
最后提一下，电炉熔炼的再一个关键的地方就是，熔炼过程的时间，熔炼一炉次铁液的时间需控制在40Min以内，时间过长或者处理时间、等待处理的时间过长，都会造成铁液的形核能力急剧下降（先前的大幅度增碳措施就没有什么意义了）。孕育剂的选用也比较关键，楼主主要是使用硅钡孕育剂，总孕育量0.4-0.5%。可能硅钡孕育剂使用量上有点过大（硅钡的孕育能力强于75SiFe），楼主可以具体再改进一下，如处理时间过长，可考虑复合孕育模式，这个具体还要结合你厂的实际情况参考。

abiao

增加原铁水的硅含量，降低孕育量
这么低的原铁水硅含量，靠孕育控制石墨类型不容易控制

fishmanwang

这么高的含碳量要想彻底消除C形石墨是很困难的,楼主可以试试降低浇注温度的办法来试试,毕竟灰铸铁在孕育后的降温幅度比较小,从楼主现在的情况看浇注温度至少在1450以上.至于增碳剂及炉料配比和孕育方面,楼上几位已经讲得很详细了.

xiayaxi

注意c/Si比

fbai

支持9楼的看法，可以把硅的成分提高到1.6-1.8。在这种成分的铁水里一般是不会自动生成C型石墨的，除非是生铁或者增碳材料遗传过来的。只要想法克服材料的遗传性就行了。比如减少生铁的使用量，使用质量好的石墨化增碳剂。

xunluobing

回复 1# wangyoufa
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    C型石墨产生的原因在于Si含量超标，可以通过减少生铁含量，并降低浇注温度来解决

haohaoxuexi110

按照我的经验就是降低生铁的加入量，还有一个就是要不换换生铁试试看

小冯

刚查了金相图谱，上面对C型石墨描述：C型石墨，呈粗大片状或由大片状和大块状构成，无方向性，这是过共晶程度较大的铁液在较小过冷度下形成的，由于冷却速度缓慢，初境石墨自铁液析出后，所受阻力较小，便会生长成大块状或平直的粗片状。及至共晶温度范围，再在初生石墨周围形成相对较小的弯曲石墨片（共晶石墨）。
# p. v3 s" P9 ^2 @( W. a# b   楼主熔炼的铁液化学成分相对固定，在铸件表面粗糙度可以接受的情况下尽量用粒度粗的型砂，这样既可以改善砂型的透气性，又可以改善铸件浇注后的冷却速度以达到消除消除C型石墨的目的。

ljq

碳当量很高

xuwu531

楼主做的是刹车盘类高碳铸铁

dcg0531

能否微合金化

zhaishujv

灰铸铁基本上是由铁、碳和硅组成的共晶型合金，其中，碳主要以石墨的形态存在。生产优质铸件，控制铸铁凝固时形成的石墨的形态和基体金属组织是至关重要的。孕育处理是生产工艺中最重要的环节之一。良好的孕育处理可使灰铸铁具有符合要求的显微组织，从而保证铸件的力学性能和加工性能。
在液态铸铁中加入孕育剂，可以形成大量亚显微核心，促使共晶团在液相中生成。接近共晶凝固温度时，生核处首先形成细小的石墨片，并由此成长为共晶团。每一个共晶团的形成，都会向周围的液相释放少量的热，形成的共晶团越多，铸铁的凝固速率就越低。凝固速率的降低，就有助于按铁－石墨稳定系统凝固，而且能得到A型石墨组织。
% k9 T3 X. g. T3 I! G8 I( J' Z一 孕育处理的作用
. b( X. P2 S, G灰铸铁的力学性能在很大程度上取决于其显微组织。未经孕育处理的灰铸铁，显微组织不稳定、力学性能低下、铸件的薄壁处易出现白口。为保证铸件品质的一致性，孕育处理是必不可少的。
铸铁孕育处理所用的孕育剂，加入量很少，对铸铁的化学成分影响甚小，对其显微组织的影响却很大，因而能改善灰铸铁的力学性能，对其物理性能也有明显的影响。良好的孕育处理有以下作用：
9 ~/ g+ m0 e1 a& t  o. ?8 x/ h0 c0 Y; f: u◆消除或减轻白口倾向；
' ]  B% s' w7 a# k4 q# D+ H# S◆ 避免出现过冷组织；
◆减轻铸铁件的壁厚敏感性，使铸件薄、厚截面处显微组织的差别小，硬度差别也小；
9 _, D. ~! E9 U% Z, D% n* e◆有利于共晶团生核，使共晶团数增多；
◆使铸铁中石墨的形态主要是细小而且均匀分布的A型石墨，从而改善铸铁的力学性能。孕育良好的铸铁流动性较好，铸件的收缩减少、加工性能改善、残留应力减少。
二．灰铸铁的显微组织
灰铸铁的力学性能决定于其基体组织和片状石墨的分布状况。灰铸铁的力学性能主要取决于其基体组织，为了得到高强度，希望基体组织以珠光体为主、尽量减少铁素体含量。如果铁素体量过多，不仅导致铸铁的强度低，而且加工时会使刀具过热，显著降低刀具的寿命。与球墨铸铁不同，对灰铸铁不可能有延性和韧性的要求，只要求其强度，所以一般都以珠光体含量高为好。
+ m' w; n+ X8 l灰铸铁中的石墨片，有切割金属基体、破坏其连续性、使其强度降低的作用。从强度考虑，应避免产生长而薄的石墨片和粗大的石墨片，具明显方向性的石墨片影响尤大。控制石墨片的分布状况，是保证灰铸铁性能的关键。
' j2 Y0 B3 v# O' Y! CA型石墨是在铸铁的石墨生核能力较强、冷却速率较低、在过冷度很小的条件下发生共晶转变时形成的。在光学显微镜下观察时，石墨呈均匀分布的弯曲片状，无方向性，其长度则因铸铁的生核条件和冷却速率而不同。高品质的结构铸件，都希望其具有中等长度的A型石墨。
B型石墨在光学显微镜下呈菊花状，共晶团中心部位石墨片比较细小，外围的石墨片较粗大。实际上，中心部位是D型石墨，外围是A型石墨。B型石墨的生核条件比A型石墨差，共晶转变时的过冷度也比形成A型石墨时大，结晶时先在共晶团中心部位产生过冷石墨（D型），释放的结晶潜热使周边的过冷度降低、形成A型石墨。如B型石墨为量不多，对铸铁的性能影响不大，一般情况下可允许其存在。
/ J2 z1 k- U; p' [# M  DC型石墨主要出现于碳当量很高（过共晶）、冷却缓慢的铸铁中，有粗大片状初生石墨，也有小片状石墨，有时部分石墨片上有带尖角的块状。过共晶铁液冷却时，通过液相线后，在一定的过冷度下析出初生石墨，并在液相中逐渐长大。由于结晶温度较高，成长时间较长，形成分枝较少的粗大片状。温度降低到共晶温度时，发生正常的共晶转变，这时产生的石墨是正常的共晶石墨（A型石墨），最终的结果是在粗大的石墨片之间分布有正常的共晶石墨。因此，C型石墨是由粗大、块状石墨和A型石墨构成的。C型石墨可使铸铁的热导率提高，改善其抗热冲击的能力，但对铸铁的力学性能影响较大，一般的结构铸件不应有这种石墨。
亚共晶铸铁中，偶尔也能见到这种石墨。如：用感应电炉熔炼而炉料中生铁块用量过多时，由于原生铁遗传的影响，就可能出现带尖角的块状石墨；孕育剂加入量过大，造成局部硅元素富集，也会产生这种石墨。
D型石墨是铸铁的碳当量较低、冷却速率较高，在过冷度较大、初生奥氏体枝状晶发达的条件下在奥氏体枝晶间形成的，石墨片细小而无方向性。D型石墨常见于碳当量较低的薄壁灰铸铁件中，也称为‘过冷石墨’或‘枝晶间石墨’。在不加合金元素时，D型石墨往往伴随有铁索体。如基体组织为珠光体，则铸铁的耐磨性较好，且机械加工后能得到较细的表面粗糙度。
E型石墨是在碳当量较低、冷却速率也较低的条件下形成的。由于初生奥氏体枝状晶较多、发生共晶转变时过冷度不大、石墨核心不太多、共晶团较大，形成的石墨片大于D型石墨。由于冷却比较缓慢，奥氏体枝状晶发达，发生共晶转变时液相主要在初生奥氏体枝状晶之间，形成的石墨片沿枝状晶方向生长，具有一定的方向性，对铸铁力学性能的影响较大，要力求避免其产生。
可能出现E型石墨的铸铁，如冷却速率较高，也会形成D型石墨。因此，在高强度薄壁铸铁件中往往会同时见到D型石墨和E型石墨。
: b: ^' Y4 m; R3 h# D+ u+ Y生产优质灰铸铁件，应使其基体组织全部为珠光体，石墨为A型，而且石墨片要均匀分布于金属基体中，珠光体也应细小而均匀。要尽可能的地使组织中的B型石墨和D型石墨减至最少，不应该有C型石墨和E型石墨。为此，必须进行有效的孕育处理并控制铸件的冷却速率。