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灰铸铁的孕育处理
原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:68
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灰铸铁基本上是由铁、碳和硅组成的共晶型合金,其中,碳主要以石墨的形态存在。生产优质铸件,控制铸铁凝固时形成的石墨的形态和基体金属组织是至关重要的。孕育处理是生产工艺中最重要的环节之一。良好的孕育处理可使灰铸铁具有符合要求的显微组织,从而保证铸件的力学性能和加工性能。
在液态铸铁中加入孕育剂,可以形成大量亚显微核心,促使共晶团在液相中生成。接近共晶凝固温度时,生核处首先形成细小的石墨片,并由此成长为共晶团。每一个共晶团的形成,都会向周围的液相释放少量的热,形成的共晶团越多,铸铁的凝固速率就越低。凝固速率的降低,就有助于按铁-石墨稳定系统凝固,而且能得到A型石墨组织。

灰铸铁的力学性能在很大程度上取决于其显微组织。未经孕育处理的灰铸铁,显微组织不稳定、力学性能低下、铸件的薄壁处易出现白口。为保证铸件品质的一致性,孕育处理是必不可少的。
铸铁孕育处理所用的孕育剂,加入量很少,对铸铁的化学成分影响甚小,对其显微组织的影响却很大,因而能改善灰铸铁的力学性能,对其物理性能也有明显的影响。良好的孕育处理有以下作用:
◆消除或减轻白口倾向;
◆避免出现过冷组织;
◆减轻铸铁件的壁厚敏感性,使铸件薄、厚截面处显微组织的差别小,硬度差别也小;
◆有利于共晶团生核,使共晶团数增多;
◆使铸铁中石墨的形态主要是细小而且均匀分布的A型石墨,从而改善铸铁的力学性能。
孕育良好的铸铁流动性较好,铸件的收缩减少、加工性能改善、残留应力减少。

灰铸铁的力学性能决定于其基体组织和片状石墨的分布状况。
灰铸铁的力学性能主要取决于其基体组织,为了得到高强度,希望基体组织以珠光体为主、尽量减少铁素体含量。如果铁素体量过多,不仅导致铸铁的强度低,而且加工时会使刀具过热,显著降低刀具的寿命。与球墨铸铁不同,对灰铸铁不可能有延性和韧性的要求,只要求其强度,所以一般都以珠光体含量高为好。
灰铸铁中的石墨片,有切割金属基体、破坏其连续性、使其强度降低的作用。从强度考虑,应避免产生长而薄的石墨片和粗大的石墨片,具明显方向性的石墨片影响尤大。控制石墨片的分布状况,是保证灰铸铁性能的关键。
A型石墨是在铸铁的石墨生核能力较强、冷却速率较低、在过冷度很小的条件下发生共晶转变时形成的。在光学显微镜下观察时,石墨呈均匀分布的弯曲片状,无方向性,其长度则因铸铁的生核条件和冷却速率而不同。高品质的结构铸件,都希望其具有中等长度的A型石墨。
B型石墨在光学显微镜下呈菊花状,共晶团中心部位石墨片比较细小,外围的石墨片较粗大。实际上,中心部位是D型石墨,外围是A型石墨。B型石墨的生核条件比A型石墨差,共晶转变时的过冷度也比形成A型石墨时大,结晶时先在共晶团中心部位产生过冷石墨(D型),释放的结晶潜热使周边的过冷度降低、形成A型石墨。如B型石墨为量不多,对铸铁的性能影响不大,一般情况下可允许其存在。