由于球墨鑄鐵的凝固特點(diǎn)—糊狀凝固方式,所以縮松不僅是它的固有缺陷,而且,采用傳統(tǒng)的工藝,很難完全。生產(chǎn)中常采用加冷鐵或冷鐵加水冷等方法,這樣把表層的縮松趕到鑄件內(nèi)部,機(jī)械加工后,縮松就不會(huì)暴露出來(lái)。但是隨著對(duì)鑄件質(zhì)量要求的提高,客戶不僅對(duì)鑄件的外觀有要求,而且對(duì)鑄件內(nèi)在質(zhì)量的要求也不斷提高。對(duì)生產(chǎn)的鑄件要求進(jìn)行無(wú)損探傷,這樣躲在鑄件內(nèi)部的縮松就會(huì)被發(fā)現(xiàn)。因此,從根本上鑄件內(nèi)部的縮松缺陷是今后企業(yè)所希望達(dá)到的目標(biāo)。本課題深入研究球墨鑄鐵的凝固特點(diǎn)和縮孔、縮松的形成機(jī)理,擬采用一種新工藝,從根本上球墨鑄鐵件的縮松缺陷,以提高球墨鑄鐵件的整體質(zhì)量。
本文是采用多種合金成分配制成多種球墨鑄鐵復(fù)合除縮劑,添加到不同的試塊中,利用超聲波無(wú)損探傷技術(shù)檢測(cè)試塊內(nèi)部縮松缺陷變化;對(duì)其斷面的進(jìn)行宏觀組織觀察;利用金相顯鏡觀察和分析了其觀組織變化,并對(duì)試塊的布氏硬度、強(qiáng)度和延伸率進(jìn)行了測(cè)定。 研究結(jié)果表明:通過(guò)改變除縮劑成分可減少或完全球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷:C型除縮劑能夠完全球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷,效果好。D型和H型除縮劑可以明顯減少鑄件內(nèi)部的縮松缺陷,G型和I型除縮劑使球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷明顯向上表面集中。曲軸試塊豎置時(shí),隨著加入量的增加,縮松缺陷整體向上表面集中,縮松缺陷面積先逐漸減少后又逐漸增加,不能完全曲軸試塊內(nèi)部的縮松缺陷;曲軸試塊橫置時(shí),底部左右兩側(cè)添加除縮劑并配合頂部加冒口的工藝方案,可完全球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷。各種球墨鑄鐵復(fù)合除縮劑對(duì)石墨的球化程度、鑄件的力學(xué)性能及珠光體含量均無(wú)明顯影響,但可使鑄件局部晶粒細(xì)化。

在大部分市政應(yīng)用領(lǐng)域，如：水、鹽水、蒸汽等，球墨鑄鐵的耐腐蝕性和抗氧化性都超過(guò)鑄鋼。由于球墨鑄鐵的球狀石墨觀結(jié)構(gòu)，在減弱振動(dòng)能力方面，球墨鑄鐵優(yōu)于鑄鋼，因此更加有利于降低應(yīng)力。選擇球墨鑄鐵的一個(gè)重要的原因在于球墨鑄鐵比鑄鋼成本低。球墨鑄鐵的低成本使得這種材料更加受歡迎，鑄造效率更高，也較少了球墨鑄鐵的機(jī)加工成本。
鑄鐵型材不使用砂型或涂料等傳統(tǒng)造型材料，所以連鑄型材不會(huì)有因砂型鑄造而引起缺陷，采用水冷石墨和鑄件凝固時(shí)與保溫爐內(nèi)大量鐵水相連，溫度梯度較大，極大限度的減少了縮（松），組織細(xì)小致密，材料均勻性好。在鑄鐵型材水平連鑄中，由于采用的是底注封閉式結(jié)晶器，充分地實(shí)現(xiàn)鐵渣分離，故鑄鐵型材不會(huì)出現(xiàn)夾渣、夾砂、砂眼、氣孔等傳統(tǒng)砂型鑄造常見缺陷。同時(shí)，由于結(jié)晶器內(nèi)的鐵水與保溫爐內(nèi)的鐵水始終連通，實(shí)現(xiàn)了始終在較高的靜壓力下結(jié)晶凝固，補(bǔ)縮充分，因此，型材內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生縮孔和疏松等缺陷。

球墨鑄鐵是工業(yè)上應(yīng)用廣泛的金屬材料之球墨鑄鐵以其度、高塑韌性、良好的抗疲勞能力和鑄造性能以及較低的生產(chǎn)成本而應(yīng)用越來(lái)越廣泛,并逐步替代鑄鋼件。孕育處理是球鐵生產(chǎn)中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié),其目的在于增加石墨球的數(shù)量、提高其圓整度、細(xì)化石墨球、防止球化衰退、降低白口傾向、防止在共晶團(tuán)間形成自由滲碳體等。 球墨鑄鐵在生產(chǎn)中普遍應(yīng)用的孕育劑是75硅鐵,但其孕育效果較差,為自由滲碳體,需要加入量較大,然而為了控制終硅量,則必須降低原鐵水的含硅量,這就給回爐料的利用帶來(lái)了一定難度。而孕育效果非常強(qiáng)的孕育劑,加入較少的量就能達(dá)到和普通孕育劑相同的孕育效果,而且增硅也少,這樣就可以適當(dāng)?shù)靥岣咴F水的含硅量,進(jìn)而提高了對(duì)回爐料的利用率,從而降低生產(chǎn)成本。
本論文通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)研制出一種由Fe2OFeS、Bi2OCaSi四種物質(zhì)組成的新型復(fù)合孕育劑,為了確定孕育劑中各種物質(zhì)的佳成分配比,我們通過(guò)向牌號(hào)為QT500-7的球鐵鐵水中加入此種孕育劑進(jìn)行了三因素三水平的正交試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析確定出孕育劑中各成分的佳配比。然后繼續(xù)探討了這種新型孕育劑對(duì)球墨鑄鐵觀組織和力學(xué)性能的影響。 研究結(jié)果表明,新型復(fù)合孕育劑的主要成分組成為：Bi%,余量為Ca,其加入量為鑄件重量的0.1wt%,在向牌號(hào)為QT450-10的球鐵鐵水中加入此種新型孕育劑后球鐵組織中的石墨球數(shù)明顯增多,由264個(gè)/mmm2增加至325個(gè)/mm石墨球數(shù)的增多有助于鐵素體含量的增加,另外球化級(jí)別也由添加前的4級(jí)提高到3級(jí),從而使鑄件達(dá)到較好的綜合力學(xué)性能,尤其是伸長(zhǎng)率得到了很大的提高