Mn合金化在高牌號鑄態球墨鑄鐵中的生產實踐

隨著汽車工業的發展和產業間競爭的加劇，對汽車鑄件的綜合機械性能及性價比的要求越來越高，因此高牌號鑄態球墨鑄鐵的生產應用研究，對提升產品質量和競爭力具有十分積極的意義。

本研究從生產實際出發，通過控制鑄件的化學成分，強化孕育，尤其是調整Mn元素的合金化加入量，獲得鑄態珠光體一鐵素體混合基體高牌號球墨鑄鐵，在降低企業鑄件生產成本的同時，顯著提高鑄件的產品質量，并在全順單胎輪轂的生產現場得到驗證。

1錳在球墨鑄鐵中作用

錳能阻礙滲碳體和鐵素體的分解，在球鐵中由于錳很少與硫結合，而主要起穩定珠光體和碳化物的作用，可使鑄態下珠光體增加并細化。錳還可固溶于鐵素體，起強化鐵素體的作用。因此，在鑄態高牌號球墨鑄鐵件的生產實踐中，對錳的加入量控制顯得十分重要，一般工藝上控制在0.4％～0.6％，并普遍認為過高的錳含量在球鐵中偏析嚴重，會降低鑄件的沖擊韌性。本研究突破傳統球鐵生產中對錳加入量的局限，采用提高錳加入量，獲得綜合機械性能符合要求的鑄態高牌號球墨鑄鐵。

2試驗結果與分析

2.1試驗結果

錳加入量的變化對球鐵試樣力學性能和金相組織的影響如表1所示。從表1中試樣C11、C12、D11可以看出，錳量從0.48％增加到1.2％，強度從473MPa提高到738MPa，硬度從HB170增加到HB240，而延伸率從21.86％下降到5.3％。

因此在提高碳量，保證球化，加大孕育的情況下，錳量在0.7——0.9％范圍可生產QT500—10、QT550-7，錳量在0.9——1.1％范圍可生產QT600-5、QT700-3。

表1 Mn加入量的變化對機械性能的影響

2.2試驗結果分析

鐵水經球化處理，球鐵中的錳主要起合金化作用，穩定和細化珠光體。錳溶于鐵素體中提高了強度硬度，并降低了塑性韌性，其中F11雖然錳量較低，而強度卻為695MPa，延伸率為6.9％，這可能與含碳量偏低，過冷傾向較大，珠光體量較多，鐵素體較少有關。

錳同時又是碳化物形成元素，在球鐵有嚴重偏析傾向晶界上的錳量比晶內高3-4倍，使晶界處形成珠光體，嚴重時形成碳化物，導致球鐵的塑性韌性降低，因此對于薄壁((6mm)或厚壁(>150mm)的球鐵件都應選用低錳(0.2—0.4％)的成分，而對于珠光體球鐵，錳可選在(0.4—0.6％)范圍或(0.6—0.8％)范圍。

我們認為，在不出現晶界碳化物的基礎上，在加工性能較好不出現加工硬點的條件下，提高碳量加強孕育，適當擴大錳量，對降低球鐵生產成本是有利的。為此對部分階梯試塊進行了硬度測定，從表硬度值看，各階梯面的硬度差較小((35)，最小者為含錳量為1.1％的階梯試塊，其硬度差為HB23，而對含錳量為1.2％的E12晶界和晶內的顯微硬度為HV113。

3結論

(1)對Y塊試樣和輪轂進行硬度檢測，各截面硬度差小于HB40，硬度分布均勻；硬度值低于國際相應牌號的硬度，切削加工性能良好。

(2)鑄態球鐵生產中，在原、輔材料質量穩定、質量好的條件下不需要過分地限制錳合金的加入量。在我們的試驗條件下，錳量增加，強度、硬度有較大幅度增加，塑性值下降；但仍在國標強度對應的塑性指標范圍內。

(3)合理調整生鐵和廢鋼配比，利用電爐熔煉，可進一步提高球鐵綜合性能，可放寬錳加入量的限制范圍。