汽车用球墨铸铁件生产技术要点

www.mc1950.com 612010年 第 6 期 产业透视 ocus on IndustryF ■ 晋城市金珂铸业制造有限公司/袁东洲 ■ 山西晋城市春晨兴汇实业公司/王林慧 ■ 西安理工大学/袁 森 ■ 河南省禹州市恒利来合金厂/王迎战 汽车用球墨铸铁件 生产技术要点 采用铸造方法可以制成汽车上任何形状和尺寸的零部件，有些是其他加 工方法无法做到的。汽车用铸件的主要特点是形状复杂、壁厚较薄、尺寸精 度高、生产批量大、 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 可靠性非常高等。汽车要尽可能地减轻自身重量， 就要求铸件既要轻，还要有很高的强度。过去许多零件用的材质是灰铸铁， 如今大都改为球墨铸铁件。汽车用球墨铸铁件多用于有承载的重要部位，因 此无论是外观质量还是内在质量都要严格控制，确保生产的铸件符合图样及 相关技术条件的要求。所以，铸造汽车上的零部件，无论是铸件材质还是铸 造工艺，都面临着新的挑战。 熔炼球墨铸铁的要求 （1）碳当量及碳含量 汽车用球墨铸铁件的生产，通常选用比较高的 碳当量及碳含量。一般碳当量控制在4.4%～4.7%，w c＝3.5%～3.95%。当铸 件壁厚较薄、冷却速度较快时取上限值；反之，则取下限。为了保证能够充 分进行石墨化，使铸件组织内不产生渗碳体，在不产生石墨漂浮的前提下， 碳含量尽可能选择高些。 （2）Si（硅） 在球墨铸铁生产中为防止出现渗碳体而导致力学性能 恶化，希望采用较高的Si含量来满足石墨化的要求。但是，必须注意到过高 的Si含量又会使球墨铸铁产生低温脆性。因此，对于铁素体球墨铸铁w si≤ 3.0%，能够控制在2.8%更为理想。对于珠光体基体的球墨铸铁，想达到组织 内的珠光体数量既符合要求，又不产生渗碳体，把w si控制在1.85%～2.50%为 宜。 （3）Mn（锰） 由于Mn在铸铁凝固时很容易在晶界产生偏析，对球 墨铸铁的力学性能产生极不利的影响。因此球墨铸铁件必须采用较低的Mn 含量。生产铸态铁素体球墨铸铁对Mn含量的要求极为严格，必须控制w Mn≤ 3.0%；珠光体球墨铸铁件也应控制wMn≤0.45%。 （4）P（磷） P在生产球墨 铸铁时是一种有害元素，P含量高 了会产生大量的磷共晶，球墨铸铁 的韧性和塑性就会降低。为保证汽 车球墨铸铁件有理想的力学性能， 应控制w p≤0.07%。由于到目前为 止还没有很有效的脱磷方法，所以 控制铸铁中的P含量只能尽量选择 含P低的炉料。 （5）S（硫） S在球墨铸铁 中是有害元素，S极容易与球化剂 中的M g和稀土发生反应，生成各 种硫化物，形成球墨铸铁件夹渣和 皮下气孔缺陷；极易造成球化不良 或球化衰退。S含量的高低对于球 墨铸铁生产的稳定性和球墨铸铁件 的质量有着至关重要的影响。如果 想生产高质量的汽车球墨铸铁件， 球化处理前原铁液的S一定要控制 在0.03%以下，达不到这个要求的 铁液必须进行脱硫处理。 球墨铸铁的熔炼 1. 对炉料的要求及配比 合理选择炉料是生产高质量球 2010年 第 6 期62 www.mc1950.com 产业透视 ocus on IndustryF 墨铸铁件很重要的环节之一。除上述常规五大元素之外，炉料中其他有害元 素（As、Pb、B等）的含量也是选择炉料时需要重点考虑的因素。加入废钢 时不要用合金钢，成分不明的废杂钢不能用，最好选择优质的碳素钢边角 料。回炉料必须清理干净，分类堆放，不应带有严重锈蚀和粘附型芯砂等杂 物，当然最好使用同种牌号的回炉料。 炉料的配比是依生产球墨铸铁的牌号高低而定，通过准确计算炉料就可 以对碳当量和碳、硅含量进行炉前控制。球墨铸铁熔炼时比较一致的配料组 成为：生铁40%～50%，废钢15%～25%，回炉料30%～35%。 2. 球墨铸铁的熔炼工艺 由于要对铁液进行球化处理和孕育处理，有时出炉后的铁液还需要 倒包，这样对原铁液的出炉温度就要有严格要求，一般应该控制在1470～ 1500℃。铁液温度过低，处理完浇注的铸件很容易产生浇不足、冷隔等铸造 缺陷；铁液温度太高，球化处理时Mg的烧损严重，球化不稳定，熔炼成本 也会增加。另外，要求铁液在熔炼中避免过度氧化，保证较低的含硫（S） 量，必要时在炉内加入1.4%左右的电石粉等进行脱硫。还可以在球化包内加 入苏打粉（铁液量的0.4%左右）进一步脱硫，虽然该方法可能会使铁液降 温，其脱硫效果也有限，但总算是一种补救措施。 当采用冲天炉（或高炉）与电炉双联熔炼工艺时，可在两者之间增加一 道脱硫工序，降温后的低硫铁液再经电炉提温精炼、调整成分，也能成为生 产汽车用球墨铸铁件的优质铁液。 3. 球化处理 （1）球化剂的选用 根据生产的铸件材质要求，需要的球化等级不 同，选用的球化剂种类及用量也不相同。球化剂的种类繁多，选用时充分考 虑的原则应该有以下几个方面：①铸件材质。铸态铁素体球墨铸铁选用低稀 土球化剂，铸态珠光体或混合基体球墨铸铁选用含Cu或含Ni的球化剂。②原 铁液温度。铁液温度高，球化处理时反应激烈，镁光和烟尘较多，选择低镁 球化剂可以减缓球化反应的激烈程度，有利于Mg的吸收。③硫含量。含S高 的铁液适宜选用高稀土含量的球化剂，依靠稀土与S反应生成稀土硫化物， 减少铁液中的S含量，减少球化剂中Mg的消耗，保证球化的稳定性。含S低 的铁液选用低稀土球化剂可大大降低铁液的反白口倾向。电炉熔炼铁液温 度1460～1530℃，w s＝0.02%～0.04%，可选用FeSiMg8Re3合金。当脱硫后 的w s≤0.02%时，选用FeSiMg6Re2合金较为适宜。通用球化剂如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1所示。 ④炉料中球化干扰元素的含量。我 国钢铁企业生产的生铁中都有干扰 球化元素，只是含量不同而已，主 要的干扰元素是Ti、Cr、Sn、Pb和 Sb等。因此，选用含一定量稀土元 素的球化剂可以中和干扰元素对球 化处理的不利影响。选用球墨铸铁 专用生铁——球生铁，是首要的原 则。 （2）球化处理工艺 球化处 理的工艺方法有多种，国内以操作 简单的冲入法最为常用。把一定量 的球化剂放在球化包底的一侧，然 后向另一侧冲入铁液而进行球化处 理的工艺方法称为冲入法球化处 理。根据笔者多年的生产实践经 验，球化包的直径D与高度H之比为 1∶2为宜，而且包底做成凹坑式或 堤坝式更好些，这样有利于提高Mg 的吸收率，提高球化成功率。 具体操作应在进行球化处理 之前先将处理包预热到600～800℃ （包衬暗红色或红色），再把称量 好的球化剂加入到凹坑内（或堤坝 的一侧），捣平后再加入一定量的 75SiFe作为孕育剂，其粒度应小于 球化剂的粒度，再加上珍珠岩和干 净的球铁铁屑作为覆盖剂，还可以 给凹坑上口压上一块盖板（材质当 然最好是球铁或厚度不大于5m m的 钢板），避免铁液过早和球化剂接 触。这些做好后，才可以向未放球 牌号 代号 化 学 成 分 （质量分数，%） 熔炼方法 适用范围 Mg Re Si Ca Al Ti Fe FeSiMg5Re2 5－2 4.0～6.0 1.0～3.0 38～44 2.0～3.0 <1.0 <0.5 余量 电炉 各类球铁铸件 FeSiMg6Re1 6－1 5.0～7.0 0.5～1.5 38～44 2.0～3.0 <1.0 <0.5 余量 电炉 各类球铁铸件 FeSiMg7Re1 7－1 6.0～8.0 0.5～1.5 38～44 1.0～1.5 <1.0 <0.5 余量 电炉 各类球铁铸件 FeSiMg7Re3 7－3 6.0～8.0 2.0～4.0 38～44 2.0～3.5 <1.0 <0.5 余量 电炉 各类球铁铸件 FeSiMg8Re3 8－3 7.0～9.0 2.0～4.0 38～44 2.0～3.5 <1.0 <0.5 余量 电炉/冲天炉 各类球铁铸件 表1 球墨铸铁通用球化剂 www.mc1950.com 632010年 第 6 期 产业透视 ocus on IndustryF 化剂的另一侧冲入铁液。球化反应时间一般在1min为宜，过长或过短都会影 响球化效果。铁液应分两次加入，首次倒入铁液总量的2/3左右，待反应结 束后，马上补入剩余的1/3铁液。如果球化反应时铁液喷溅不多也可一次将 铁液出完，这样更有利于保证球化效果。球化结束后立即在铁液表面撒珍珠 岩或草木灰等，扒净渣（很多时候需要二三次才能扒净）后方可进行浇注作 业。 4. 孕育处理 球化处理后的铁液过冷倾向明显增大，需要加入适量的孕育剂，以减小 白口倾向，避免渗碳体的生成，改善石墨的结晶条件。通过孕育处理，使其 形成大量的结晶核心，使石墨球径变小，数量增多，形状圆整，分布均匀， 从而提高球墨铸铁的力学性能。这是铸态球墨铸铁生产中最关键的工艺。 （1）孕育剂的选用 最常用的是75SiFe，价格低廉，可以在短时间内 达到最佳的孕育效果，而且与合适的孕育工艺相结合可获得最好的孕育成 效。与球化剂同时加入时，孕育剂要放在球化剂的上边，间接地起到延缓铁 液与球化剂接触的作用。孕育剂粒度一般要小于球化剂的粒度。但是，为了 防止孕育衰退，孕育剂的粒度不能太小，依据要处理的铁液量来确定，通常 在5～25mm。球墨铸铁常用孕育剂如表2所示。 炉前孕育是指与球化剂同时加入在球化凹坑里或出铁液时在出铁槽中冲 入的这次孕育剂的工艺方法，也称为一次孕育。确定一次孕育剂加入量一般 为要处理铁液量的0.4%～0.9%。一次孕育加入量的上限受原铁液含Si量和处 理后铸件中Si的影响，下限则受孕育效果的制约。最终是以球墨铸铁件是否 符合牌号要求为原则。如果达不到规定的孕育效果，还要采取措施继续进行 调整，直至生产出合格的汽车用球墨铸铁件。调整中Si量可采用以下方法： ①调整炉料配比，或者采用低硅的 球生铁，把原铁液的含Si量降低。 ②在保证球化符合要求的前提下， 采取必要的工艺措施，减少球化剂 的加入量，降低球化时增Si量；还 有降低原铁液S含量或降低球化处 理温度等。③尽量采用瞬时孕育工 艺，既强化孕育效果，又会使Si量 降低。随流孕育剂的粒度通常为 0.9～0.45mm（20～40目）。 （2）孕育方法 除了采用随 流孕育工艺外，必要的情况下，还 得采取浇口杯随流孕育、浮硅孕育 或型内孕育等后孕育方法来增强孕 育效果，原则是结合各自的条件灵 活运用。为了防止孕育剂氧化影响 到孕育效果，最好是现破碎现用， 还应该注意保管，切忌受潮。 总之，即便球化得再好，孕育 处理还得特别重视。有效的孕育处 理可以显著提高石墨球的数量与圆 整度，提高断面和铸件整体的均匀 性，避免产生渗碳体，从而获得具 有高强度和高韧度的铸态球墨铸铁 件。孕育处理主张采用少量多次的 孕育方法，不走过场，注重实际效 果，生产出合格球墨铸铁件也并非 很难办到。改变以往事后检验为炉 前控制，是生产合格球墨铸铁件技 术质量的保证手段。 5. 炉前质量控制 （1）铁液成分与温度 生产 球墨铸铁对铁液成分和温度要求很 严格，一定要坚持定时测量，必须 心中有数。球化处理之前要测定 C、Si、Mn、P和S的含量，看是否 符合相关的技术要求。只有在连续 生产中，炉料以及熔炼工艺未发生 变化，可以重点检测C、S i和S的 含量，一旦发现问题及时解决。球 名称 化学成分（质量分数，%） 用途特点 Si Ca Al Ba Mn Sr Bi Fe 硅铁 74～79 0.5～1.0 0.8～1.6 － － － － 　 常规 硅铁 74～79 ＜0.5 0.8～1.6 － － － － 　 长效、大件、低熔点 钡硅铁 60～65 0.8～2.2 1.0～2.0 4～6 8～10 － － 　 长效、大件 钡硅铁 63～68 0.8～2.2 1.0～2.0 4～6 － － － 　 薄壁件、高Ni耐蚀铸件* 锶硅铁 73～78 ≤0.1 ≤0.5 － － 0.6～1.2 － 　 高温铁液 硅钙 60～65 25～30 － － － － － 　 与硅铁复合、薄壁件 铋 － － － － － － ＜99.5 　 　 *wNi＝14%，wCu＝6%，wCr＝2%，wSi＝15%的高镍耐蚀铸铁。 表2 球墨铸铁常用孕育剂 2010年 第 6 期64 www.mc1950.com 产业透视 ocus on IndustryF 关键词：汽车 球墨铸铁 生产技术 查询编号201007016 （收稿日期20100309） Web Info 化处理后取样测定C、Si、Mg和稀土等含量，间接地对球化处理效果进行判 断。每个班的首次球化处理前后要测量铁液温度，以后要定时测量，并且要 做好 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 。炉前检测手段的要求，一是快速，二是准确。有条件的企业应给 生产汽车球铁配件的铸造车间配备直读光谱仪检测化学成分，用快速测温仪 检测铁液温度。这些都是保证生产合格球墨铸铁必备的仪器。 （2）球化率 目前检验炉前球化效果的方法最常用的有两种：三角试 块法和快速金相法。也有采用热 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 方法的，但不多。不管采取什么方法， 炉前取样与铸件凝固存在着很大的时间差，还有冷却速度的影响，根据试样 判断球化效果时，要充分考虑到球化衰退对铸件质量带来的影响。 三角试块法检测用的三角试块尺寸为150m m（L）×50m m（H）× 25m m（B）。取样时要注意成分的均匀性和代表性，待三角试块凝固表面 成暗红色，底面向下淬入水中冷却，打断后观察断口，判断这包铁液的球化 程度。判断方法见表3。 炉前快速金相法的试样尺寸为：φ 10m m×100m m。取样和冷却与三角 试块一样。打断后立即制作金相试样，在显微镜下直接观察，球化级别在二 级以上时才可判为合格。如果出现较大的石墨球，要考虑可能会出现石墨漂 浮。浇注整个过程中，要分前、中、后立即取样，及时观察球化情况，避免 出现球化衰退现场却未及时发现的现象。对于不合格的铁液坚决不能浇注， 即便浇注了也要隔离出来另外堆放，重点检查。 结语 （1）成分要求与控制 C的选择要以不产生石墨漂浮、不出现白口和 收缩缺陷为原则，根据铸件大小和壁厚等情况选择，通常w c＝3.6%～3.9%； 对铸态铁素体球铁w si＝2.6%～3.1%，铸态珠光体球铁w si控制在1.9%～2.3% 为宜；Mn、P和S要尽可能低。我们经过生产实践认为，理想状况是控制在 w Mn≤0.3%，w p≤0.06%，w s≤0.03%。这就对炉料提出了比较高的要求，凡 不符合要求或成分不明的原材料 坚决不能用。 （2）球化处理很重要 各 个环节都必须认真对待、细心操 作，比如球化剂的准确称量，出 炉倒入球化包的铁液称量准确； 要用测温仪保证出炉铁液温度； 加入时必须按要求严格做到位， 覆盖要符合工艺要求等。在保证 球化合格的前提下，选用含Mg量 和稀土含量比较低的球化剂，严 格球化处理温度和铁液量，减少 残余Mg量的过分波动。尽量降低 铸件中的残余M g量和稀土残余 量，以减少铁液的白口倾向，就 可减少或避免铸造生产与机械加 工之间的扯皮与矛盾。 （3）孕育处理最关键 所 谓有效孕育处理，就是工艺方式 得当，注重实际效果；不只是做 了而且要做到位。特别重视瞬时 孕育，必须明白后孕育处理优于 普通孕育处理。孕育处理要采用 少量多次的方式，生产球墨铸铁 需注重实践经验的积累与运用。 （4）必须把好检验关 生 产铸态球墨铸铁最主要的是把好 检验关，当然包括炉前检验和炉 后检测。详细做好记录，便于分 析对比，找出原因拿出对策，就 可以避免出现时好时坏不稳定的 现象，生产过程中的每个细节都 不能马虎，认真操作是成功生产 球墨铸铁的重要保障。 项目 球化良好 球化不良 外形 试样边缘圆角较大 试样棱角清晰 表面凹陷 试样上表面及侧面明显凹陷 无凹陷或很小 断口形态 细密如绒或银白色细密断口 灰暗粗晶粒或银白色分布小黑点 缩松 断口中心有缩松 无缩松 白口 断口尖角白口清晰 完全无白口且断口灰暗 敲击声 清脆金属声 沉闷声 气味 遇水有类似H2S气味 无臭味 表3 炉前三角试样球化判断法