08
2025
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05
砂型鑄造生產(chǎn)高強(qiáng)韌球墨鑄鐵工藝淺析
作者：
汪國(guó)昌
我公司目前生產(chǎn)的鑄態(tài)高強(qiáng)韌球墨鑄鐵有QT550-10、QT600-8、QT700-8、QT800-5，它們主要用來制造汽車上需要承受高機(jī)械應(yīng)力的零部件，且使零件輕量化。
砂型鑄造生產(chǎn)鑄態(tài)高強(qiáng)韌球墨鑄鐵是一個(gè)系統(tǒng)工藝，其控制的核心在于成分、工藝、冷卻的協(xié)同控制。它要求自原材料到鑄件開箱時(shí)間都有明確的工藝目標(biāo)并準(zhǔn)確實(shí)施，不能單靠合金化、球化孕育處理等某一個(gè)工藝過程來實(shí)現(xiàn)。本文從成分設(shè)計(jì)、球化孕育、冷卻調(diào)控等關(guān)鍵環(huán)節(jié)出發(fā)，結(jié)合砂型鑄造特性，探討鑄態(tài)高強(qiáng)韌球墨鑄鐵的生產(chǎn)工藝及其對(duì)性能的影響。
一、成分的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)
鑄態(tài)高強(qiáng)韌球墨鑄鐵須通過成分調(diào)控直接獲得珠光體和鐵素體的平衡組織。碳當(dāng)量（CE）通常控制在4.2%～4.5%，以兼顧流動(dòng)性與收縮控制。具體的碳含量和硅含量需協(xié)同匹配，避免石墨漂浮或碳化物生成。為獲得符合工藝要求的成分，需從純凈爐料開始，特別要注意爐料中有害微量元素的控制，對(duì)于熔煉、球化和孕育工藝要精準(zhǔn)控制，避免成分出現(xiàn)較大偏差，最終影響基體組織的平衡，從而使鑄件性能不穩(wěn)定。
目前，公司承接的高強(qiáng)韌球墨鑄鐵件一般為輕量化后的薄壁鑄件，特別需要提升球化等級(jí)（石墨球數(shù)量、大小、形狀及分布均勻性）和加強(qiáng)孕育。一般來說，高強(qiáng)韌球墨鑄鐵的延伸率是比較難以穩(wěn)定控制的，這就需要我們除了通過精準(zhǔn)的成分設(shè)計(jì)控制鐵素體含量外，還必須做到提高鐵液的純凈度，減少或不用容易形成碳化物且容易偏析至晶界的元素。銅、錫、銻都是珠光體形成元素，單獨(dú)加銅、加錫、加銻都能獲得100%的珠光體。在鑄態(tài)高強(qiáng)度高塑性的球鐵中，單獨(dú)使用這些元素效果不如銅加錫，銅加銻。加銅后的球鐵，由于錫的加入，改變了銅的組織偏析狀態(tài)，使得銅元素在基體內(nèi)分布變得很均勻，加入0.003%的銻后，增加了球數(shù)，減少了球墨直徑，提高了球化率，從而提高了機(jī)械性能，使組織得以均勻化，解決單加銅的組織不均勻?qū)е律扉L(zhǎng)率不穩(wěn)定，屈服強(qiáng)度低的問題。
要穩(wěn)定生產(chǎn)高強(qiáng)度、高伸長(zhǎng)率的材料，首先要保證基體組織中珠光體和鐵素體有一個(gè)較合適的比例，并通過控制其微量元素的含量、細(xì)化組織、對(duì)組織進(jìn)行固溶強(qiáng)化等多項(xiàng)措施，來達(dá)到高強(qiáng)度和高伸長(zhǎng)率的目的。
二、球化與孕育工藝控制
球化劑和孕育劑質(zhì)量的好壞直接決定鑄件的性能，首先是兩種材料的規(guī)格型號(hào)必須符合工藝要求，特別是其中的Mg和稀土元素的含量；其次是加入工藝和加入量應(yīng)滿足產(chǎn)品工藝要求，否則，其作用將大大降低。球化劑主要是促使鐵液中的C形成石墨球，Mg元素是主要的球化元素，稀土是輔助球化元素，起緩和反球化元素干擾的作用，同時(shí)還可提升球化率和凈化鐵液；孕育劑主要是細(xì)化基體并抑制碳化物的生成，為達(dá)到此目的球化孕育應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，禁止出現(xiàn)衰退現(xiàn)象發(fā)生。
采用堤壩沖入法進(jìn)行球化，其處理過程是一個(gè)復(fù)雜且精細(xì)的過程，其各種處理劑的放置順序、覆蓋嚴(yán)實(shí)程度、夯實(shí)程度都會(huì)影響鐵水的處理效果。甚至可以說采用沖入法進(jìn)行球墨鑄鐵的球化孕育的成敗就是該工序決定的也不為過。
采用沖入法進(jìn)行球化經(jīng)常會(huì)忽視的地方如下：1.所選用的球化劑，孕育劑等處理劑的純凈度。因?yàn)槠鋬?nèi)含有的夾雜、氧化物無法通過球化處理后的扒渣除凈，最終進(jìn)入鑄件引起缺陷。2.球化處理溫度應(yīng)盡可能恒定，其溫度波動(dòng)范圍應(yīng)控制在±15℃。3.堤壩式球化包的深徑比和堤壩深是有要求的。一般深徑比≥1.5-2.0，堤壩在裝完處理劑后需在高處20mm以上。 4.球化包烘干烘透狀況。
30余年專注于汽車零部件生產(chǎn)及研發(fā)
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