关于铸铁孕育机理

2004年第1期 ——————————————————————————————————————————————————————————————————一 关于铸铁孕育机理 王晓靖 (埃肯国际贸易(上海)有限公司200121) InoculationMechanismsaboutCastIron 为j，解释铸铁凝固过程中的石墨形核机理，过去 已经提出r几种形核理论。大多数理论都是基于这样 一种假设，即石墨的形成是由于在凝固过程中非金属 夹杂物作为异质形核核心，而微量元素如Ca、Ba和Sr 在形核过程中发挥了重要的作用。 l球墨铸铁的孕育机理 经镁处理后的铁水，显微夹杂物中主要含有Mg、 Ca、S、Si和()。这螳都是镁处理后的初始反应产物。这 些夹杂物的核心部分是硫化物，而外 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面是由硅酸盐 相组成。硫化物核心是由MgS和CaS组成，而外壳由 复杂的镁硅酸盐相组成(即MgSi()。Mg。SiO，)。由于 h壳：MgOSi02 2MgO2Si02 心：MgS CaS 这些相和石墨之间的界面能差异较大，所以它们在凝 固过程中还不能作为石墨生长的有效形核质点。 使用含钙的硅铁孕育后，在球化处理过程中形成 的硫化物和氧化物夹杂物表面将形成六角形的Ca Si()。相和CaAI：Si：()。相，而这些钙的硅酸盐相的晶 格与石墨的晶格匹配很好(即界面能低)。图1(a)显示 r球化处理后一个典型的显微夹杂物，图l(b)则表 示了使用含Ca或Ba或sr孕育剂处理后的夹杂物成 分。 在孕育处理过程中，显微夹杂物的表面形成了 ／XOSi02或 f 【XOA12032Si02 (a) (b)X=Ca，Sr或Ba (a)未孕育处理(b)经孕育处理 图1 球化处理后显微夹杂物的结构示意图 钙硅酸盐相，而显微夹杂物是在球化处理过程中形成 有铁水都是相同的。 的，因此，孕育处理并没有增加铁水中总的形核质点， 然而，因灰铁铁水中没有镁的硫化物和硅酸盐 只是改变了球化处理过程中形成的夹杂物的界面。 相，这就意味着其它颗粒必须作为替代物。假设铁水 这解释了镁球化处理和孕育处理之间的重要联 中存在大量的硫化锰相(MnS)替代了球铁中的含镁 系，即球化处理是有效孕育的基础。而最终的石墨球 颗粒。锰和硫的关系如下： 数也将因夹杂物表面的改变情况而大不相同。 ％Mn一1．7×％s+0．3 当使用含锶Sr或含钡Ba的硅铁孕育时，将形成 当此平衡式正好成立时，小颗粒MnS的形成条 与硅酸钙相具有同等意义的六角形硅酸盐相(即sr一 件达到最佳。更进一步地说，为了获得大量的MnS颗 SiO。相，SrAI：Si。()。相，BaSi()。相，BaAI。Si。O。相)。粒作为有效的形核质点，灰铁中的硫含量应该比球铁 2灰口铸铁的孕育机理 由于铁水在孕育前没有镁的加入，因此灰口铸铁 和球墨铸铁的形核机理稍有不同。相应地，在孕育处 理过程中，其它的基体将作为质点为Ca、Ba或Sr的 硅酸盐相的形成发挥重要作用。原则上讲，同样的孕 育剂既可用于球铁的孕育，也可用于灰铁的孕育，而 六角形硅酸盐相在初始夹杂物表面的孕育机理对所 中的硫高得多。一般来说，推荐铁水中的硫含量在 0．05％～0．15％。 3几个需引起注意的问题 1)纯的硅铁没有任何孕育效果； 2)孕育并不能增加灰铁和球铁中潜在的形核质 (下转第22页) 19 万方数据 铸造 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 ·造型材料 盖包法：I：艺效果与盖包注孑L直径选择正确与否 有着密切关系。适宜的注孔直径可以达到两个目的： 1)包盖的浇盆中保持有一定的铁液高度；2)铁液全 部流入盖包的时间与球化反应时间相同。注孔的直径 由下式|6J确定。 厂——再7一 z)一2．2．／—兰三一 7V~／tt·t 式中：，) 注孔直径，cm； Ⅳ 处理的铁液质量，kg； H 包盖中铁液高度，一般为5cm～7cm； f一铁液通过注孑L时间，S。 铁液通过注孔的时间，应根据球化剂种类、铁液 温度、球化剂粒而定，一般2000kg，以下的处理量取 20s～60s。由于各厂情况差异很大，最好是通过几次 实验，找出合适的参数。 包盖 铁液包 球化剂 图2盖包铁液包示惹图 盖包法是利用加盖后包内铁液液面受到一定的 气体压力和相对缺氧气氛下球化处理的一种工艺方 法，减少了沸腾，降低了温度损失，掩盖了球化时的闪 光和烟雾，使劳动条件大为改善，提高了镁的吸收率 (一般在60％～65％以上【21)，成本降低；同时保留了 冲入法没备简单的优点。多年来人们一直在利用盖包 法的优点进行球铁生产，同时也在不断努力克服该工 艺在使用中存在的不足之处：1)包盖起吊困难，操作 难度较大；2)在使用冲天炉工艺连续出铁时，铁液重 量难以精确定量。经过小断完善，目前既解决了包盖 起吊问题，又解决了，铁液定量问题，为该工艺的普及 应用奠定了基础。 3 小结 冲入法是目前国内应用最广泛的一种球化处理 方法。但是这种方法缺点较多：镁的吸收率低，球化效 果不稳定，镁光、烟尘非常浓烈，工作环境恶劣等。随 着人们对球铁综合性能要求的不断提高，各个工厂都 在努力改进冲人法或者换用其它球化处理工艺，本文 将常用的几种的球化方法汇总一起加以比较，希望能 对改进我们目前的生产方式提供些参考依据。这里需 要特别指出的是，盖包法是在冲人法的基础上开发出 来的一种球化处理方法，基本克服了冲入法存在的缺 点，设备简单，操作容易，并且由冲人法改为加盖法 时，只需在冲人法球化包上添加一个包盖，原来其它 生产结构和原料基本不用做任何调整，符合我国国 情，对我国铸造行业有推广使用价值。 此外，奥地利铸造研究所Hasse博士认为，对于 大量生产铸态球光体球铁件，除了应选用Mg中间合 金或纯Mg球化处理外，还要再进行后孕育处理(随 流孕育或型内孕育)。但型内孕育，由于在反应室内孕 育剂的熔解受到很大限制，只能加入约0．1％的孕育 剂，使铸件内的Si偏析严重，石墨球数量少(90～ 100／mm2)，延伸率低(1％～2％)。如采用随流孕育， 可加入0．3％的孕育剂，使Si偏析明显减轻，石墨球 数倍增(180～200／ram2)。延伸率提高(3．5％～ 4．5％)。至于两者的屈服极限基本相近，大于 480MPa。这对于生产重要的汽车铸件时非常有利口]。 参考文献 1．陶令恒主编：铸造手册铸铁[M]，机械工业出版社，1993． 2．黄继和，十种球化处理方法的比较[J]，汽车科技，1994(1)． 3．朱煜明，球铁球化处理新工艺 喂丝球化[J]，铸造工程· 造型材料，2000(4)． 4．王健，盖包法球化处理工艺[J]。中机信息，1989． 5．张杰等，球化盖包的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与应用[J]。铸造设备研究。2001 (2)． 6．郝石坚，现代球墨铸铁[-M]。煤炭工业出版社，1989． 7．S．Hasse通过孕育处理改善铸态珠光体球铁力学性能[J]， ModernCasting与Giesserei—Praxis合刊(中译本)1995 (9)第61届世界铸造会议特刊。 审掣审审审叩叩叼W叩肇肇帮审常肇带罐肇肇颦堕肇肇陋罐望竖望望链藿蟹鬻蕈蕈第窜5raft掣-_肇．掣Ⅺ罐掣掣M越．堂。M登’ (上接第19页) 大量的硫化锰颗粒。 点的数量。但可改变这些已有质点的状态而有利于石4)孕育剂中微量元素：女llCa、Ba和Sr以及Si对孕 墨生长； 育效果将起关键作用。 3)对于有效的孕育，重要的是要在球化处理时 5)对于石墨形核，原铁水中的氧含量对有效的 形成大量的非金属显微夹杂物，而对于灰铁则要形成 氧化物质点的形成也是十分关键的。 22 万方数据 关于铸铁孕育机理 作者： 王晓靖 作者单位： 埃肯国际贸易(上海)有限公司,200121 刊名： 造型材料 英文刊名： MOLDING MATERIALS 年，卷(期)： 2004,28(1) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zzgczxcl200401009.aspx