宋岩

[摘 要]本文对于高强度球铁铸造工艺的特点进行分析，结合工艺特点提出具体的改革建议，供相关专业人士参考借鉴。

[关键词]高强度 球铁 铸造

中图分类号：TG249.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0042-01

一 、 特征

传统的灰铸铁和球磨铸铁之间的形态是不同的。灰铸铁方式中碳作为片的形式存在，由于片状石墨的尖角位置处应力比较集中，可塑性和韧性相对较差，因此灰铸铁综合的抗冲击能力较次。从力学方面分析发现，尖角空洞的综合应力也较为集中，如果尖角变得迟钝后，应力逐渐的减轻，圆形空洞的集中应力会更小；球磨铸铁基于此理论，将铸铁中的C成为球状，球状石墨的集中应力较小，对于金属所产生的削弱作用较小，能有效提升金属的可塑性、韧性、抗拉强度。过去的球铁铸造工艺相对比较复杂，生产的成本过高，未来需要不断的研究高强度球铁的新型铸造工艺。

二 、化学成分

球铁的铸造性、力学性和球铁的化学成分具有非常重要的关联性，认真的分析其化学成分，选择最有效的方式，才能够为改进高强度球铁的铸造工艺奠定良好基础。

1.碳

碳元素能够有效促进镁的吸收，提高石墨球的圆整度，提升铁液的流动效果，避免铸件发生缩松或出现其余缺陷，应用一定比例的碳元素能够促进石墨化，避免出现白口问题。此外碳的含量如果过高，会出现石墨漂浮的现象，因此不能够造成碳含量过高，降低铸件的综合性能。

2.锰

锰作为一种稳定珠光体的重要元素，能够有效的提升铸件的强度和硬度，但是却能够降低铸件的可塑性以及韧性，锰元素经常会发生偏析现象，铸造环节中，在共晶团边界会形成碳化物，造成铸件的力学性能受到影响，部分过于厚大的铸件中更容易出现问题。

3.磷

球铁中磷的溶解度相对较低，如果铸造工艺中应用的磷超过某种特定的含量，就会在共晶团边界形成磷的共晶，整个铸件的强度降低，塑性变差，韧性也受到不利影响，出现冷裂等问题。

4.硫

硫元素和镁、稀土的亲和性较好，铸造环节中会消耗铁液体中的球化性元素，最终形成稀土硫化物、硫化镁等物质，整体球化率降低。如果硫的含量过高，球化剂的消耗就会较多，由此可以发现，含硫的比例过高会导致球化元素的残留量较少，这也是造成球化不良的关键原因，加上硫含量高会导致皮下气孔出现，发生夹渣问题。因此尽可能的降低球铁铸造环节中硫的含量，追求稳定生产，才能提升零件的综合质量。

5.硅

硅元素的作用是加强石墨化，防止发生臼口现象，提高铁素体，提高整个球体的可塑性。然而硅元素的存在会改变球铁的脆性以及韧性，造成温度改变。硅元素含量增加后，由于强度的变化球铁的脆性会有所改变。

6.镁和稀土

铸造应用的铁液体中会存在一定量的稀土元素以及镁元素，这样才能够保证石墨铸造成球，在稀土镁球铁中，镁元素的关键作用是球化，稀土是辅助性效果，最终实现铁液的净化。铸造球化率的高低和球化元素之间的残留量没有直接性的正比关系，如果镁的量高于0.1%，会造成石墨球不够完整。如果球铁中的球化元素过多，会导致球铁出现臼口、夹渣或是皮下的气孔。

三 、 优化处理

整个的球磨铸铁生产过程中孕育处理是关键的部分，由于铸铁结晶源自与铁水中的硅、碳元素形成的均匀性石墨晶核或是铁水中含有的非金属夹杂物形成的非自发晶核。所有的晶核在铁水中的状态、分布状况、数量都是取决于外部的因素共同作用的，遵循孕育处理过程。高强度的球铁铸造环节中，孕育处理的关键目标是细化石墨，提升球状石墨的比例，最终提升球化的效果，彻底的消灭臼口。由于孕育处理的作用，铁水中的共晶团数增加，晶体间的偏析减少，该种方式能够大幅度的提升铸件机械性能，提升综合的冲击韧性以及延伸率。所以，球磨铸铁经历过孕育处理之后，铁水中的碳浓度增加，避免铸铁出现激冷问题，进一步形成很多细小、均匀性的石墨核心，构成紧密的球状石墨。实际加工环节中，企业可根据实际经济状况选择适当的硅铁合金充当孕育剂，硅和球化剂中的镁元素联合作用，形成碳饱和，能够改善石墨的球状生长趋势。为保证孕育效果，应该尽可能的控制球化剂中、金属炉料中的硅含量，保证孕育形式中的硅含量，最好的方式为针对球磨铸铁中的磷共晶体组织，应用最适当的孕育方式，提升球磨铸铁的形成质量，让磷元素能够分布均匀，控制铁液中的磷共晶数量，逐步细化，最后全面提升机械性能。

四、 热处理工艺

加工球磨铸铁的环节中热处理是必须的工艺环节，该环节有效的改善球磨铸铁机械性能。选择最优化的热处理工艺，控制球磨铸铁组织转变环节的临界温度，分析影响临界温度的因素，包括磷、硅元素的影响。硅能够促进铸铁石墨化的进程，降低渗透碳的稳定性，控制碳元素在奥氏体中的溶解度，提高组织转变的临界温度；磷能够提升珠光体向奥氏体转变的温度，少量的磷就能够有效提升局部温度，磷和硅联合作用效果将更加明显。基于该原理下，可以适当的提高退火加热临界温度，实现有效的组织转变。热处理环节中有效的改善磷和硅对于球铁临界温度的作用，对于球铁中的磷共晶状态产生影响。通常状况下，铸态磷共晶体关键在液体结晶中形成原声相，当磷共晶形成结晶后，大部分留在奥氏体晶粒的临界位置。

参考文献：

[1] 徐鹏辉.浅析如何改进高强度球铁铸造工艺[J].工业科技发展2014.