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球墨铸铁

主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。在这些合金中，含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。铸铁主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。在这些合金中，含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。
  

 含碳量在2％以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2％～4％。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1％～3％的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。由于球墨铸铁在机械行业的应用正逐年增加，因此球铁生产工艺的进一步简化和稳定愈加重要。QT400-18铁素体基体球铁以往多以热处理的方式进行生产，不仅生产成本高、工艺复杂，而且生产周期长，为大量生产带来一定困难。若采用铸态生产QT400-18球铁，就能较好地解决上述问题。在此仅就我们在生产中的应用情况简述如下。

1　化学成分的选择及控制

　　根据所生产的球铁牌号(铸态QT400-18)及铸件为中、小件的特点，要求所获得的球铁具有适中的抗拉强度和高的伸长率，具体选择如下：
　　(1)碳　碳促进石墨化，减少白口，即减少渗碳体、珠光体、三元磷共晶，增加铁素体。碳能促进镁吸收率提高，改善球化，提高韧性使脆性转变度略有降低，并且碳还能改善流动性，增加凝固时体积膨胀，铸型刚度大时，促使减少缩松。因此，选择适用碳含量为3.4%～3.8%。
　　(2)硅　硅明显促进石墨化，以孕育剂的方式添加硅的作用更显著。对于铸态球铁，增加含硅量有双重作用。一方面使渗碳体、珠光体、三元磷共晶减少，铁素体量增加，因而改善塑性；另一方面硅固溶强化铁素体，使屈服点和硬度提高。选择适用硅含量为2.4%～2.8%。
　　(3)锰　锰在一次结晶过程中强烈增加渗碳体稳定性，促进形成(Fe,Mn)₃C碳化物。锰易在共晶团边界上产生偏析，从而使韧性降低，因此锰的适用含量宜为小于0.2%。
　　(4)磷　磷在铸铁中溶解度很低(P＜0.05%时固容于铁)，对球铁力学性能无明显不良影响。当P＞0.05%时易偏析于共晶团边界形成二元或三元复合磷共晶，严重恶化力学性能。故应尽量降低磷的含量，控制P＜0.06%。
　　(5)硫　硫与镁、稀土亲和力很强，消耗铁水中的球化元素镁和稀土，形成MgS、RES渣。由于硫的消耗作用使有效的残留球化元素过低而降低球化率，另外，硫量过高引起硫化物夹渣增多，还使随后的球化衰退速度加快，使力学性能下降或不稳定，易形成夹渣、皮下气孔等缺陷。因此，须控制S＜0.02%。

2　熔炼工艺

2.1　选择熔炼设备的原则
　　熔炼设备的选用首先是在满足生产工艺需要的前提下，遵循高效、低耗的原则。因此，我们采用了炉内二次热风冲天炉作为熔炼设备熔炼出温度高达1520℃以上的优质铁水，满足了生产需要。
2.2　原材料的选择
　　为了稳定化学成分和有效地控制促进白口化元素和反球化元素，尽量降低锰、硫、磷的含量，采取了如下方法。
　　(1)选用定点供应铸造球铁、生铁，除此之外，其它材料宜尽量控制货源质量。
　　(2)使用铸造焦，在获得高温优质铁水的同时，减少增碳的绝对量，使铁水有利于球化率的稳定。
2.3　熔炼操作
　　熔炼过程中，为获得低硫、高温优质铁水，在操作上采取了如下措施。
　　(1)在备料上，宜使各种炉料块度适中，提高预热效果，获得高温铁水的同时，减少增碳。
　　(2)提高修炉质量，使炉瞠在熔化过程中保持较好炉型，稳定熔化炉况。
　　(3)控制适当底焦高度、风压、风量及层焦加入量，将底焦高度稳定地控制在适当高度范围，并充分燃烧，提高铁水在炉内的过热效果，从而获得高温优质铁水，原铁水的化成分如表1所示。

表1　原铁水化学成分(质量分数，%) QT400-18)

C

Si

Mn

P

S

3.5～3.9

1.2～1.5

＜0.2

＜0.06

＜0.06