PDF《高强度灰铸铁件典型质量问题探讨》

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8 8《 灰铸 铁件》之内. 借助于该研究结果 ( 公式 ) ,可 以定量地、 明确无误地反映所 生产 的铸铁及其工艺技术的 优劣. 任何灰铁生产车间可将所生产铁水的碳饱和 度按公式得出它的 计算硬度 和 计算强度 , 以之与所浇注试棒得到的 实测硬度 ,和 实测 强度 两两对比,分别得出 相对硬度 和 相对强度 ,再将 相对强度 比 相对硬度 ,所 得值称为 正常度 ( 或称 质量指标 ) .如果正 常度等于 1表示该车间的 熔铸状态 处于正常 .

3 4. F OUNDRY P ANORAM A

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0 7 .

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若大于 1则为优 良,反映该车间在给定的 铸铁成份下获得较高的强度与较低的硬度;

如果 小于 1显然说明生产状态不佳 ,因为若要提高材 质强度势必要靠降低碳饱和度 ( 碳硅含量)的办 法来达到,这必将对金属组织及铸件缺陷不利. 更为有意义的是,根据对众多铸铁车间的考 核统计 ,发现有的车间正常度可达

1 .

2 ,而另一 些车间则低至

0 .

8 .换句话说,同一成份的灰铁 , 状态最好的车间,其金属性能较状态最差的车间 要高出

1 /

2 ,或者说后者低于前者

1 /

3 . 透过这一事实还表 明灰铁 的材质性能不仅 取决于它的化学成份和冷却速率 ,必然还有其他 更深层次原因在发挥着 明显的作用.它们被统称 为 冶金 因素 .研试表 明,冶金因素是一系列 状态内涵和工艺技术的泛称,它包括原材料、炉 料组成、熔化炉、炉衬材料、熔化工艺操作、温 度控制 、 铁水中气体与微量元素的量、 炉前处理、 浇注温度等. 现举两实例 以证实冶金因素的影响:一家铸 造工厂为降低成本在中频炉熔化时不用生铁,改 用废钢增碳 ( 高度石墨化的渗增剂)工艺后,铸 铁性能全面提升.采用含少量合金元素的复合孕 育剂,所得铸铁的性能优于等量合金单独加入铁 水的结果 . 再从另一方面看, 近期铸铁学者都不遗余力地 进行研试寄期改变或控制某些冶金因素以达到不 主要依赖于降低碳饱和度与加入合金求得铸铁强 度的提高 ( 其回旋空间很大) .这从国内外期刊和 各级学会发表的文章动态可明确地感知. 3.凝固与结晶和过冷度与过冷组织 众所周知,液体金属转变为固体金属时 , 只 能也必然是以结晶形式凝固 ( 完成 )的,就物理 学的原理而论,凝 固和结晶是两个不同范畴的概 念.凝固指物质从液相变为固相,而结晶是说物 质原子以一定形式排列构成晶体,它可以出现在 液固相转换之际,但也可在固相时发生转变. 任何相 图(例如铁一 碳平衡图)所表示 的给 定成份的合金都有一凝固结晶点,但这是在理论 上金属液在极其缓慢的冷速下构建的.而在现实 生产中不论冷却如何缓慢,实际的凝固结晶温度 都一定 ( 必然 )是低于理论温度 点的 ( 过冷现 象 ) .这一相差的温度度数 ,被称为 过冷度 . 产生过冷现象 并出现过冷度 的原 因是 因为 存在结晶必须先有 晶核且在其达到一定数量 时 才能形成结晶体这一 自然规律 .因此,液态金属 的实际凝固结晶温度点必然将滞后于它的理论 铸造纵横WWW. f ou n d r y . e o m. c n 值.因此可 以认为, 过冷 ( 过冷度 )是金属由 液相至固相转变时使 凝固 与 结晶 同时发 生的 缓冲器 或 调节器 . 至于过冷度 的大小取 决于金 属产 生晶核 的 能力和冷速的快慢.晶核的来源有二,一是金属 冷凝时 自然产核的本质 ,称为 自发晶核 ,它 与金属成份有关,对铸铁来说,碳饱和度越高 , 石墨结晶的形核能力也越强.二是所谓的 非自发晶核 ,包括铁水 中保有 的石墨残核以及晶体 结构十 分接近石墨 的其他物质微 观质 点以及孕 育处理所引入的核心 . 金属液浇入铸 型后随冷速 的不同过冷度为 之改变.显然 ,浇注温度增高,过冷度减小.铸 型介质导热性愈佳和 ( 或)比热愈大,过冷度加 大.铸件壁厚越大 ,过冷度越小. 过冷度与灰铁组织间的关系参见附录. ￡