球墨铸铁金相组织缺陷原因及防止方法概述

1、球墨铸铁金相组织缺陷原因及防止方法概述摘要：比较了球墨铸铁与灰铸铁、碳钢的优缺点，介绍了显微缩松，夹渣，石墨漂浮，开花 石墨球化，球化衰退，如球墨铸铁显微组织缺陷的特点，分析了化学成分、浇注 温度、铸造 工艺设计、砂型的紧性，组织基因的大小等因素,铸件壁厚对这些缺陷的形成有影响，并提 出了相应的预防措施。最后，指出球墨铸铁的显微结构决定了铸件的属性，可以采取根据各 种金相组织缺陷形成的原因从而采用相应的措施，以提高铸件的质量，提高企业的市场竞争 力和经济效益。关键词：球墨铸铁；金相组织；缺陷；防止措施前言与灰铸铁不同的是，石墨铸铁中的石墨是球形的，在基质上分解效率较低，使其不耐 拉伸、可塑性和

2、灵活性，一切都高于灰色铸铁；与碳钢相比，它的可塑 性较低，疲劳与普通 中等碳钢相比，儿乎是普通碳钢的两倍，山于其生产成本低 于钢。此外，在球墨铸铁生产 中，除了铸造缺陷外，还会出现一些独特的组织缺 陷，如明显的微孔和夹渣、石墨浮花、石 墨球化不良和球化衰退、口口和反白口、片状石墨和破碎石墨、磷共品等。这些组织缺陷各 有特点，且相互关联，严重影响铸件的性能。2显微缩松2.1特征球墨铸铁中的缩松是铸件硬化时出现的缺陷，而山于无铁液的补充从而出现了缺陷。除了肉眼可见的松树宏观缩松外，除了出现在金属显微镜下外，还存在 明显的边界；一般情 况下，间隙呈金刚石角状（严格地说，微孔不属于金相缺陷范 畴）。收

3、缩降低了铸件的力学 性能，影响了加工铸件的表面质量。2.1.1浇注温度铸件浇注温度高，有利于补缩；但浇注温度过高会增加液态收缩量，不利于消除缩 孔、缩松。2.1.2砂型紧实度砂岩厚度太低或不均匀，在金属或石墨膨胀的静态庄力下，这种类型的型壁 可能会变 形使型腔扩大，不能很好地利用石墨化膨胀进行自补缩，容易导致铸件产生缩松。2.1.3铸造工艺设计浇注系统、冒口、冷却器设计不当，不能保证液态金属的连续凝固；此外，冒口的数量 和尺寸，以及与铸件的正确连接，都会影响冒口的进给效果，使铸件收 缩疏松。2.2防止措施2.2.1根据具体情况合理选择浇注温度常规铸造,浇注温度应该1350-1400C： 一包铁

4、水浇注时间不应超过20分钟，最好在 15分钟以内浇注完成，以免造成衰退。2.2.2紧实度增加砂型的紧实度，舂砂需均匀，且含水量不宜过高，以保证铸型有足够的刚度。2.2.3优化工艺设计匚艺设讣应保证铸件在凝固过程中可以不断地从冒口补充高温金属液，冒口的尺寸和 数量要适当，以实现顺序凝固。必要时，可采用冷铁和补铁的方法改变 铸件的温度分布，以 促进连续凝固。3夹渣3.1特征夹渣是铸造厂的一个常见缺陷，通常是在铸件上部，很容易形成黑色的非金属斑点， 大大减弱铸件的力学性能。3.2形成原因3.2.1化学成分（1）S铁中的硫化物是造成缺陷的主要原因之一，熔点比铁熔点高，在凝结 过程 中，硫化物会从铁中释

5、放出来，增加铁的粘度，使金属氧化铁更难熔化，这 使得铁中的氧化 铁含量过高，很容易产生渣。（2）硫化物和硫化Mg和RE的实践表明，沉积的刃一个主要原因是Mg、RE和 碳等 元素，而不是产生碎屑，使铁水渣或金属氧化物难以向上漂浮困难，形成夹 渣。3.2.2浇注温度当金属液体中氧化金属的温度过低时，金属液体中的氧化物会停留在表面，因为金属 液体的粘度太高，易残留在金属液体中；此外，浇注温度越低，铁表面 产生的氧化物越多， 形成的氧化物残留物就越多。因此，冷却是造成夹渣的主要 原因之一。323砂型质量型砂表面覆盖着多余的的碎石或涂料，可与金属液中的氧化物合成熔渣，从而产生夹 渣；砂型的紧实度不均匀，

6、紧实度低的型壁表面容易被金属液侵蚀和形成低熔点的化合物， 导致铸件产生夹渣。3.3防止措施3.3.1控制熔炼工艺金属流体的出炉温度越高，有利于非金属夹杂物的上浮、聚集。扒干净铁液 表面的渣 子，在铁液表面放置覆盖剂（珍珠岩等），以防止铁液氧化。尽量选择 较高的浇注温度，防 止产生氧化渣（一般不低于1350 C）o332设计合理的浇注系统浇道应设有集渣包和挡渣装置（如滤渣网等），使铁液平稳地充填铸型，避 免直浇道冲 砂，铁液飞溅及紊流。333制作质量良好的铸型砂型的密实度应均匀，并具有足够的强度。合盒时请将模具内的砂粒清理干 净。4石墨漂浮及开花状石墨4.1特征漂浮石墨和开花石墨是球墨铸铁的一个

7、明显缺陷。石墨漂浮在铸造的上表面，使铸件断 口上部出现一层黑色区域（正常区域为银灰色）。石墨漂浮区大多为开 花状石墨或聚集的大 直径石墨，石墨直径的大集合通常发生在2.25毫米厚的铸件 上，这是大型厚壁球墨铸铁件 的一种常见缺陷。在石墨漂浮的稠密区域，可见的 球状石墨形式受损，与MgS-起”开 花。它与MgO结合，开花石墨可能存在于热铸件节点等地方，其微小特征是金属基质破 裂的石墨球。石墨漂浮和开花，降 低了铸造效率，影响了加工质量。4.2形成原因4.2.1化学成分CE太高，超过了共晶成分的含量，导致析出大量的共晶石墨。石墨密度高于 铁液的， 在Mg的影响下，石墨漂浮在铸件的顶部。CE越高，石

8、墨的浮力就越大。此外，早期碳化 物的稳定含量降低了铁中的C洛解度，铁能释放大量石墨并增强 碳化物的浮力。4.2.2球化处理温度与浇注温度球化处理温度低，降低沉积物生长速度；浇注温度越高，石墨的流动趋势就 越高。43改进铸件的结构及工艺条件如果壁厚大不相同，应尽可能均匀地加厚，热结很大，可将冷钢添加到壁厚 或热结中以 增加冷却；如果热点或厚壁位于铸件顶部，则可设置冷铁(冷铁可制成斜面并用铁钉固定)。 如果它们在加工表面，可以增加加工余量来去除它们。5球化不良与球化衰退5.1特征宏观特征为银灰色断口内嵌黑芝麻点，微观特征为聚集或分散的蠕墨和球状 石墨(少团 簇絮凝石墨)。球化不良严重降低了铸件的力

9、学性能，是影响铸件性能的决定性因素。大量 蠕墨在早期铸件中称为球化不良，同包铁液后期浇注的铸件 中出现大量蠕虫状石墨的是球化 衰退。5.2形成原因5.2.1铸件壁厚铸件壁太厚，容易产生球化不良及衰退缺陷，主要是因为铁在铸造过程中长 期处于液 态，Mg蒸汽产生上浮，导致w(Mg)量下降；当产生大量石墨时释放出的晶体电位会使奥氏 体壳熔化，导致石墨外泄并变形，形成非球形石墨。5.2.2球化处理温度球化温度过高，球化剂反应剧烈，镁、稀土易燃烧。球化处理温度过低，球化剂 易粘包，球 化剂反应不充分，吸收率低，均可使w (Mg), w(RE)低导致球化不良。5.2.3铁液停留时间过长经过球化接种处理后，

10、铁液停留时间越长，镁、稀土氧化蒸发越多，残留越 少，容易导 致球化不良。5.3防止措施5.3.1提高凝固速度冷铁的合理使用可以用冷铁添加到铸件厚壁，以提高凝结速度，减少凝结时间，防止球 体退化。53.2控制处理温度球化处理温度不宜过高，以防止对球体造成严重损害；为了避免在高温下氧 化，球化必 须覆盖金属板(3毫米厚)在多次移除矿渣后，含铁的灰泥会覆盖表面。53.3控制铁液停留时间铁液球化、孕育处理结束后应及时浇注，以防止球化衰退，停留时间不得超 过20mine53.4加强孕育处理采取包内、浇口杯孕育，因为随流孕育可以显著提高球形效应，防止衰退。6结束语球墨铸铁的金相组织决定了铸件的质量，并与不

11、同的金相组织缺陷产生的原 因相匹 配。可以提高铸件质量，提高企业的竞争力和经济效益。参考文献：王泽华，徐飞龙，张欣，邵佳，汪米琪.关于球墨铸铁球化率评定方法的初 步探 折 P-铸造，2017, 66(04):348-354. 冯伟标，李涛.球墨铸铁金相定量分析方法探讨町.现代铸铁，2015,35(06):35-40 -祁晓玲.基于数字图像处理技术的球铁金相分析口.机械工程与自动化，2016(05):135-136+143 -4郑胜峰，田世英，刘石亮，周淑华.定量金相分析技术在球墨铸铁金相检验 中的 应用J 理化检验(物理分册)，2009, 45(07):406-409.朱钱兵，张覃轶.球墨铸铁中球化率和石墨大小的数字评定J.金属加工(热加 工)，2014(17):89-91.6裘