探討高品質球墨鑄鐵的熔煉技術

徐康浩

摘要：在工業生產當中，對高品質球墨鑄鐵進行生產是一項重點任務。對此，即需要能夠積極做好技術方面的創新研究，獲得更高的產品質量。在本文中，將就高品質球墨鑄鐵的熔煉技術進行一定的研究。

關鍵詞：高品質；球墨鑄鐵；熔煉技術

1 引言

近年來，我國的工業獲得了快速的發展，在此過程中，球墨鑄鐵具有了較多的應用，并體現出了自身在領域當中的應用價值，如力學性能強、化學成分穩定等等。為了能夠獲得更好的產品，即需要能夠做好熔煉技術的研究，更好的達到生產目標。

2 工藝研究

球墨鑄鐵是20世紀五十年代發展起來的一種高強度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發展為僅次于灰鑄鐵的、應用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂“以鐵代鋼”，主要指球墨鑄鐵。在國內生產中，較多的對雙聯熔煉工藝進行應用，但在實際生產中，所具有的鐵液熔煉溫度存在一定的不足，并因此對鐵液的成本以及質量產生影響。對于中頻感應電爐熔煉方式來說，在實際應用中即能夠較靈活的調整成分，具有工藝簡單以及質量高的特征，在較多鑄造廠當中得到了應用。

3 生產常見問題

在球墨鑄鐵生產當中，常見的問題有：第一，縮孔縮松。因自身特征的存在，使球墨鑄鐵在應用當中經常會出現縮松以及縮孔問題，為了能夠在生產鑄件前對這部分缺陷情況進行預測，即需要能夠對相關的技術進行應用，如數值類比技術，即能夠在虛擬的環境中對鑄件形成過程進行類比，包括有應力形成、充型以及冷卻凝固過程等，以此對成型當中主要元素的影響程度進行判斷，對性能以及組織可能發生的缺陷進行預測，為后續工藝的優化提供依據；第二，氣孔缺陷。在生產球墨鑄鐵件中，在拋丸、熱處理以及機加工后經常會出現橢圓狀、球形的孔洞，對于這部分孔洞來說，通常分布在鑄件表皮之下位置，即皮下氣孔。其原因，同表面張力情況具有一定的關聯，使氣體在滯留在皮下后形成氣孔。而當球墨鑄鐵堵塞氣體通道時，也將會對氣孔的形成起到一定的促進作用。

4 熔煉技術重點

4.1 原材料控制

在鑄鐵件生產當中，鑄造生鐵是其中應用最為廣泛的材料類型，將直接關系到鑄件性能。在生鐵當中，石墨形態以及微量元素等因素具有較大的差異，并因此將影響到鑄件性能。就目前來說，我國在鑄造生鐵品質方面同發達國家相比還具有一定的差距，即存在較高微量元素的情況，在現今生鐵生產中，通常具有一定其余礦石的加入，并因此具有了較高的微量元素含量，而對于該種情況來說，在球墨鑄鐵生產當中則將存在不利影響，尤其是對于高韌性球墨鑄鐵件來說更是如此。對于鑄件性能來說，生鐵對其產生的影響除了微量元素外，內部存在的氣體、熔渣以及夾雜物等也將影響到性能，對于該種情況來說，首先同生鐵的產地有關，即當其具有不同產地時，礦石在品質方面則將存在一定的差異。此外，鐵礦石熔煉技術的存在也將影響到生鐵。

而要想獲得高品質球墨鑄鐵件，做好生鐵品質的控制十分關鍵，尤其在對高強度球墨鑄鐵件進行生產時更是如此。在高品質球墨鑄鐵獲得當中，可以使用優質廢鋼加增碳劑作為主要的原材料，該方式在實際應用當中具有較高的應用價值。在廢鋼當中，所具有的成分較為穩定，且雜質元素含量較少，在經過高溫熔煉處理后，即能夠對鑄造用生鐵的遺傳效應進行消除，以此獲得高品質鐵液。在使用該工藝對鐵液進行熔煉時，需要能夠做好兩方面因素的把握：首先，即是廢鋼的種類，需要將油質碳素廢鋼材料作為原材料進行應用，保證所使用的廢鋼材料具有一致的牌號以及固定的來源，保證材料表面具有較好的清潔性，這樣能夠對內部合金元素的影響進行調整。其次，需要做好增碳劑品質的控制，具體來說，需要經過高溫電熱處理將增碳劑當中的揮發物、氣體雜質以及水分等進行分離，保證其具有較好的石墨晶體形態以及化學純度。同時，也需要具有較低的含硫量，保證性能能夠滿足要求。通過對該方式的科學應用，即能夠有效提升球墨鑄鐵的強度以及韌性，保證其在性能方面具有更好的表現，在做好工藝處理的情況下，也將會對輕鑄件的收縮情況進行降低。其原因，即是在對廢鋼增碳熔煉方式進行應用時，鑄件當中的晶粒組織則將具有細化以及均勻化的特征，具有更高的鐵液純凈度，具有更強的孕育效果，保證石墨化效果具有更為穩定的特征。

4.2 成分控制

在對鐵素體基體球墨鑄鐵進行生產時，通常不需要對其進行合金化處理，而在珠光體基體以及混合基體球墨鑄鐵件生產時，則需要通過合金化方式對其性能進行保證。在球墨鑄鐵當中，其主要元素有：第一，碳。碳是其中的關鍵組成元素，需要做好其含量的良好控制，避免因含量過高導致產生不規則石墨球，也需要避免過低對石墨化以及補縮產生影響。在球墨鑄鐵當中，硅在其中具有最為重要的意義，不僅能夠對孕育功能以及石墨化起到積極的促進作用，且將影響到產品的力學性能。在球墨鑄鐵當中，硅具有較大的含量范圍，通常在2-3%之間。因其能夠對鐵素體形成起到促進作用，在球墨鑄鐵當中具有最高的含量，能夠在形成球鐵的情況下使其具有更高的抗拉強度以及韌性。在高韌性球墨鑄鐵生產中，需要做好其含量的控制，保證能夠對鑄件在性能方面的要求進行滿足；第二，錳。通過錳的應用，能夠對鑄件的珠光體含量進行提升，使其以此具有更高的抗拉強度。但當其含量過高時，也將因此出現偏析情況，對石墨化會存在一定的阻礙影響，對此，即需要能夠在鑄鐵當中做好錳含量的控制，保證其含量在0.6%以內。在鑄鐵制造當中，錳是一種較為廉價的合金元素，在力學性能提升方面具有較好的趨勢，對此即可以通過其應用實現性能的提升；第三，銅。在高牌號球墨鑄鐵生產當中，銅也是其中經常應用到的合金元素，具有溫和的性能，對于珠光體的形成具有促進作用，能夠對石墨球起到圓整以及細化的特點，并不會加快生成碳化物，以此實現對鑄件強度的提升。同時，銅也是正偏析元素，通過同錳的復合應用，即能夠對錳的偏析趨勢進行抵消。當銅成本較高時，也可以通過其余合金工藝的應用對其進行代替，以此對鑄件的整體生產成本進行降低；第四，銻。這是一種微量元素，在日常生產的加入量較少，在生產控制方面存在一定的不利影響。但該元素卻能夠對基體組織珠光體含量進行有效的提升，在適當范圍內，對于碳化物的生成不具有促進作用，能夠對石墨球的數量進行提升，在大斷面鑄件當中，具有較好的應用效果，能夠對其性能進行顯著的提升。

5 結束語

在上文中，我們對高品質球墨鑄鐵的熔煉技術進行了一定的研究。在實際球墨鑄鐵生產當中，即需要能夠做好熔煉技術的積極研究，對生產當中的重點做好優化分析，生產出更多更高質量的產品。

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（作者單位：保定維爾鑄造機械股份有限公司）