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1、第二节球墨铸铁的熔制特点及其配料球墨铸铁 是铁液经过球化剂处理而不是经过热处理处理，使石墨大部或全部呈球 状,有时少量为团絮状的铸铁。但球墨铸铁经过一定的热处理却可改变基体的形式，球 墨铸铁的基体形式有:铁素体、珠光体、铁素体加珠光体、贝氏体、奥氏体加贝氏体。球化前的铁液（原铁液）成分（质量分数）一般选择在共晶点附近，以不出现石墨漂浮 为前提，通常希望为高碳、低硅、低磷硫，亦即:C3.5% 3.9% ,Sil .0%2.0%, Mn0.3% 0.9%,P0.10%,S0.08%o经球化处理后的铁液还需进行孕育处理以消除球化元素所造成的白口倾向，并同 时细化石墨球。球化孕育处理后
2、的球墨铸铁（质量分数）,Si常被凋整到1.8%3.3%, 镁残余量（Mg残腔制在0.03% -0.08%,稀土氧化物残余量（REQ.残）控制在0.02% 0.04%,都不希望太高。球墨铸铁除有类似于灰铸铁的良好减震性、耐磨性、切削加丁性以及铸造丁艺性外, 还具有比普通灰铸铁高得多的强度、塑性和韧性，抗拉强度可达1200- 1450MPa,伸长率 可达17% ,冲击甸度可达60J/cm2，因此已用来生产受力复杂，强度、韧性和耐磨性等要 求较高的零件，如汽车、拖拉机、内燃机等的曲轴、凸轮轴，还有通用机械的中压阀门等。一、球墨铸铁熔炼用炉的选择熔制灰铸铁的熔炼炉大多数都町用来熔制球墨铸铁。最广泛采用
3、的还是冲天炉，碱性冲天炉对获得高温低硫铁液十分有利。采用感应电炉，或电弧炉，或冲天炉-电炉双联熔炼炉熔制球墨铸铁,对保证球墨铸 铁质量较为理想。二、球墨铸铁原铁液化学成分的控制球墨铸铁件的化学成分应根据球墨铸铁件的合金牌号性能要求及球墨铸铁件的 壁厚状况和热处理T艺等确定。但确定球墨铸铁的原铁液化学成分（或配料标准成分）时，由于有必要进行球化孕育处理，因此还应考虑由于球化孕育处理时元素的增减情况（见表2-3-13）,并且主要应考虑由于球化剂和孕育剂所带入的硅元素的增加值。表2-3-13球墨铸铁球化孕育处理时五大元素的变动情况元素名称增减趙向一般增减最原因碳降低一般降低0.1% 0.2%1. 球
4、化反应使碳烧损2. 一部分过饱和的碳以石墨形式析出，上浮 进入溶液硫降低多视原铁液硫帚而 定.一般降60% - 90%稀土和镁的脱硫作用牛成Cea S3MgS磷稍有降低一般降低3% -5%与镁生成M御2猛稍有降低一般降低3% 5%rti于加镁处理后，铁液温度下降和搅拌作 用，促进了铤的脱硫作用和链夹渣的上浮增加球化剂中猛几乎全 部转入铁液当空产珠光体球铁时冇时球化剂中配冇 叫 10% 20%硅增加一般增加0.6% 0.8%由球化剂（一般含硅40% 50% ）和孕育 剂（含硅75% ）中带入注:成分含hl皆指质最分数球墨铸铁原铁液化学成分的特点是高碳、低硅、低磷硫，町参见表2-3-14进行控制。
6、是通过向具有碳当量在共晶成分附近的球墨铸 铁原铁液中加人少数的球化剂和孕育剂，引起强烈脱氣和去硫,促使石墨成为球状, 并细化球状石墨和改善球状石墨的分布，因而可获得较高的强度和冲击韧度等。球化剂的种类较多,主要有：纯镁、稀土硅铁镁合金、镁焦、铉基重稀土硅铁镁合金、 铜镁合金、银镁合金、镁硅铁合金、镁铁屑压块、稀土硅铁、含顿稀土硅铁镁合金等。但使 用最多的稀土硅铁镁合金；常用球化剂的成分（质量分数）如下：稀土硅铁镁合金 RE0.5% 20%,Mg5% 12%,Si35% 45% , Ca v 5% , Ti 0.5% , Al 0.5% , Mn 4, Fe 余
8、0.03% 0 008%、残余稀土量为0.015%005%。几种常用球化剂的加入量可参见表2-3- 15o孕育剂的种类也较多，nJ参用灰铸铁（孕育铸铁）丿J的孕育剂。表2-3-15几种常用球化剂的加入量（质量分数）球化剂类型球化处理方法吸收率（%）加入量（% ）工业纯镁口建压力加镁法50-800.1 -0.22转动包法60-700.14-0.20包内冲入法20-500.6- 1.8稀土硅铁镁合金密流处理法40-700.5- 1.4型内球化法50-800.4 1.0镁硅铁合金包内冲入法20-302.0注:原铁液中硫含量高时.球化剂加入量取大值反之取小值。孕育剂的加入帚（质赧分数）应当保
9、证消除球化元素所造成的白丨I倾向如果想获得 铁素体球墨铸铁,其孕育增硅量应大于0.6%;如果想获得珠光体球墨铸铁，其孕育增硅 量也不应小于0.4%o硅铁（硅75厚育的加入量町参见表2 - 3 - 16。表2-3-16球化孕育时硅铁（硅75 ）孕育的加入量孕疔处理方法炉前孕育二次孕育浇口杯孕育漏斗包外孕育硅铁棒瞬时浇包孕育加入量（质量分数（%）0.5- 1.6出铁槽0.3- 1.0 铁液表面 0.2-0.40.1 -0.150.1 -0.150.1 -0.13注:熔制铸态铁索体球機铸铁时孕疔剂的加入址可取稍大值球化孕育处理时的操作要点：“）铁液处理温度应在1400七以上，以保证球化及孕育 处理能
10、顺顺利利地进行汁腿用球化剂时应注意到金属炉料中是否有干扰元素，原铁液温度和 硫含量多少，生产T艺和铸件要求如何？通常，当炉料中干扰元素较高时应选用稀土含 量较高的球化剂，用锐钛生铁生产球墨铸铁时应选用高稀土球化剂（如EeSiMg8BE18 等）对于冲天炉熔炼球墨铸铁（铁液温度14001450%：、硫含呈0.05%0. 10% ）时可 选用稀土硅铁镁合金FeSiMg8RE7和FeSiMg8RE5,对于电炉熔炼球墨铸铁（铁液温度 14601520七、硫含量0.02%0.04% ）则可选用稀土硅铁镁合金FeSiMg6RE4和 FeSiMg8RF3,对于经脱硫处理含硫0.02%时则可选用低稀土低镁的稀土硅铁
11、镁合金 FeSiMg5REl和FeSiMg6RE2,此外，对于铸态铁素体球墨铸铁应选川低稀土球化剂，对于 铸态珠光体球墨铸铁应选川含铜或鎳的球化剂，对于金属型铸造、离心铸管等应选用低 稀土球化剂或纯镁，对于大型厚断面铸件应选用轨基重稀土镁硅铁，对于大型珠光体球 墨铸铁件应选用含微量Sb的或含Cu的复合球化剂;c ）球化剂与孕育剂的粒度,应随铁 液量的多少而改变，稀土硅铁镁合金的粒度大致为5 25mm,铁液量500kg以下取5 20mm,铁液量500kg以上取1025mm;d）球化剂与孕育剂应预热;e ）米用冲入法进行球 化孕育处理时，首先应在包内放好球化剂，并在其上覆盖硅铁粉和铁板（或草灰、苏
12、打、珍 珠岩集渣剂等），冲入滨的铁液，待球化剂反应趋于平稳时，补加其余铁液，并在出铁 槽里均匀地加入孕育剂，出完铁后要充分搅拌铁液，加脱硫剂和草灰，搅拌扒渣23次, 而后取样检验用覆盖剂或草灰保温。四. 球墨铸铁铁液质量的炉前控制（见表2-3-17）五、球墨铸铁的配料1 热处理态球墨铸铁的配料配料应用举例3-8欲生产退火态高甸度球墨铸铁QT400 - 18,成分（质量分数）要求为:C3.5%4.0%、S20%27%、皿咤06%、10.07、50003%,试计算出所用炉料的加入百分数？第三章 铸铁件配料实用技术角试样观察表2-3-17球墨铸铁铁液质量的炉前操控方法名称方法简述球化鉴别I .球化良
13、好的断口是银白色.中间有明显的缩松三角试样两边有凹缩待试样冷至暗红色 (600 - 700T )取出淬 火，打斯后看三角试 样上的断面颜色、中 心缩松等悄况2.敲击时有钢声激水后砸开有电石气味233第三章 铸铁件配料实用技术#第三章 铸铁件配料实用技术铁液表面膜观察球決铁液表面有一 层很厚的氧化膜，因 为球铁的表面张力比 灰铁大净化效果较 大，铁液表面与灰铸 铁有明显区别稀土镁球铁的表面 特征絞纯镁球铁差半球化不球化铁液表面平静覆盖 一层皱皮，温度下降后 会出现五颜人色的浮皮表面现象介于两者之间表面翻腾严亚，氧化皮极 少,并集中在中央#第三章 铸铁件配料实用技术#第三章 铸铁件配料实用技术敲击
14、丿X检杳把试片悬空敲击, 利用球铁吸震性差、 传音强的待点进行鉴 别球化:尖锐有韵如同钢閃衰球化鉴尖锐冇韵但响声不氏 不球化:声音闷哑#第三章 铸铁件配料实用技术235第三章 铸铁件配料实用技术方法简述火苗检代法球化后的铁液，在 补加铁液搅拌、倒包 时，铁液表面有火苗 帘出，这是镁蒸气逸 出燃烧的现象火花 越多、越长、越有力. 球化越好，但在铁液 温度偏高时火苗有萎 缩现象球化 情况火苗特征火苗等级良好大于40mm的大火苗三个以上 小火苗多而有力大火苗良好有一、二个大火苗杂有十个 以上的小火苗产中火苗一般諂小于15mm的小火苗少而无力小火苗不球化諂看不到火苗无火苗火花判别球化的方法炉IJU快速
15、金相检仇以直径020 x 20 或030 x 30试棒，凝 固后淬水冷却在砂 轮匕磨去表面经粗 磨和抛光，用显微镜 观察。但要注意，由 于铸件比试棒大，试 棒球化级别要订的比 铸件高一些按球化标准评级此法可在2min内完成，比较准确可靠#第三章 铸铁件配料实用技术别 鉴 化 球热分析法痴W线比电组法缩前 膨胀 率法已知:炉料成分见表2-3- 18,冲天炉的元素烧损率见表2-3-19,采用的球化剂 为稀土镁合金，孕育剂为75%硅铁。表2-3-18炉料成分炉料化学成分（质量分数X % ）CSiMnPSZ14生铁4.001.400.230.100.04Z18生铁3.921.800.560.0380.
21、6%由于wP,.t可见炉料中配入的磷量基本上已控制在要求的范围内。厂炉料厂炉料核算硫量：由前面计算得知，允许炉料配入的硫量（S炉料质量分数）：恸S炉料=0.04%由Z14新生铁、Z18新生铁以及冋炉铁配入的硫量（心卄）3炉料WS炉料=如5炉料、+ S炉料B + Ws炉料c=Wo 4 + B + CAC= 0.04% x38% +0.026% x42% +0.028% x20%= 0.032%由于 必炉料 s阳，可见炉料中配入的硫量已控制在要求的范围内。通过上述计算，可得出所用炉料的加入质量百分数为：Z14新生铁38%,Z18新生铁42%,回炉铁 2
28、o0.2-0.35汽车 曲轴配制应井举傍QT1200:T-贝氏体702010电解 铜钥 铁33-3.71.3-1.62.6300.5Cu0.50.7Mo 0.2汽车螺旋伞齿轮注:铁液成分中Si含量“分子/分母”，分子为原铁液Si含呆分母为球化孕育后终Si含呆2.铸态球墨铸铁的配料应稍不同于热处理态球墨铸铁,镭含量应较低，并严控 硅含量，其化学成分比较可参见表2-3-21和表2-3-22o通常：（1 ）生产铸态铁素体球墨铸铁时的配料应注意：a）应尽量使用低镭低磷的纯净炉料, 严格限制白口化元素和反球化元素含量（见表2-3-23 ）山月虽化孕育，如采用型内孕育、 浇【I杯孕育等后期孕育
29、丁艺或使丿I含饨孕育剂等强烈增加石墨球数的孕育剂;c ）控制终 硅量,在保证铁素体量的条件下尽可能降低硅量；（1）生产高甸性牌号（如QT40018）及低 温下使用的球墨铸铁时，要求限制Si、Mn、P含量（质量分数）更低（如Sil.4% 2.0%、 Mnw02%、Pw0.04% ），且应采用镁球化剂，不宜采用稀土球化剂，仅在炉料中含有干 扰元素时才少量添加稀土。表2-3-21铁素体球墨铸铁的化学成分比较类别化学成分（质量分数X % ）CSiNnPSMgKE铸态铁索体球墨铸铁3.5-3.92.5-3.0W0.3W（）.O7W（）.O2D.03-0.060.02-0.04热处理态铁索体球墨铸铁3.5-
31、090.0110.0030.0050.090.02-0.040.0260.020.130.0050.025稀土镁处理0.0140.006D. 16-0.30.2中和所需卡市最0.0140.005-0.0070.015（2 ）生产铸态珠光体球墨铸铁时的配料应注意:a ）严控炉料避免含有强烈促进 形成碳化物元素如Cr.V.Mo.Te等，猛含量也不宜过高，避免铸态下形成渗碳体;b）强化 孕育防止形成碳化物，宜采用稳定化孕育剂；C）根据铸件壁厚和牌号要求适量添加稳定 珠光体，但不促进形成碳化物的元素如Cu.Ni.Sn等;（1）生产高强度高甸性珠光体球墨铸 铁时还应选川纯净炉料，除严控碳化物形成
34、i含呈“分F/分母”，分子为原铁液si含瓦分母为球化孕育后终Si含比2.使用的新生铁中含Mn、P、S量应低。配料应用举例3-19铸态球墨铸铁QT40015的配料比及应用，可参见表2-3 - 25。配料应用举例3 - 20铸态球墨铸铁QT45010的配料比及应用，可参见表2 - 3 - 26。表2-3-25铸态球墨铸铁QT40015的配料比及应用牌号配料比（质量分数I % ）铁液成分（质最分数X % ）应川新生铁回炉铁球铁废钢硅铁钮铁CSiMnZ14Z18Q10Q12QT40015（铸态）7020100.50. 163.4-3.61.31.82.7 3.2W0.5石油化T 机械零件7020100
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