由于球墨鑄鐵的凝固特點—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部,機械加工后,縮松就不會暴露出來。但是隨著對鑄件質量要求的提高,客戶不僅對鑄件的外觀有要求,而且對鑄件內在質量的要求也不斷提高。對生產(chǎn)的鑄件要求進行無損探傷,這樣躲在鑄件內部的縮松就會被發(fā)現(xiàn)。因此,從根本上鑄件內部的縮松缺陷是今后企業(yè)所希望達到的目標。本課題深入研究球墨鑄鐵的凝固特點和縮孔、縮松的形成機理,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量。
本文是采用多種合金成分配制成多種球墨鑄鐵復合除縮劑,添加到不同的試塊中,利用超聲波無損探傷技術檢測試塊內部縮松缺陷變化;對其斷面的進行宏觀組織觀察;利用金相顯鏡觀察和分析了其觀組織變化,并對試塊的布氏硬度、強度和延伸率進行了測定。 研究結果表明:通過改變除縮劑成分可減少或完全球墨鑄鐵鑄件內部的縮松缺陷:C型除縮劑能夠完全球墨鑄鐵鑄件內部的縮松缺陷,效果好。D型和H型除縮劑可以明顯減少鑄件內部的縮松缺陷,G型和I型除縮劑使球墨鑄鐵鑄件內部的縮松缺陷明顯向上表面集中。曲軸試塊豎置時,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部的縮松缺陷;曲軸試塊橫置時,底部左右兩側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部的縮松缺陷。各種球墨鑄鐵復合除縮劑對石墨的球化程度、鑄件的力學性能及珠光體含量均無明顯影響,但可使鑄件局部晶粒細化。

通過化學成分的控制和對工藝的調整，獲得D型石墨，并對觀組織、力學性能、耐高溫性能進行研究，以提高玻璃模具的使用壽命。通過Si和合金元素成分的選擇和控制，研究了化學成分對D型石墨鑄鐵觀組織的影響。結果表明Si是影響D型石墨形成的主要因素，Ti、Cr、Cu有利于促進D型石墨的形成；D型石墨鑄鐵玻璃模具適宜的化學成分范圍為：3.2～3.52.2～3.0％Si、0.2％Ti、0.54～0.89％Mn、<0.05<0.10.49～0.54％Cr、0.35～0.65％Cu；當含Ti量在0.1～0.3％之間變化時，隨著含Ti量的增加，D型石墨增多。在此成分范圍內獲得的D型石墨鑄鐵的力學性能為：硬度HB范圍為217～2抗拉強度MPa，范圍為246～285。 通過采用澆注階梯型試樣和放置冷鐵方法，使鑄鐵獲得不同的冷卻速度，研究冷卻速度對D型石墨鑄鐵觀組織的影響。
結果表明：隨著冷卻速度的增大，石墨形態(tài)由較粗大的片狀石墨逐漸變成細小的點狀石墨。在厚度為30mm試樣的下方放置冷鐵時，在距離冷鐵25mm的鑄鐵組織中能夠獲得較細小的D型石墨組織。 對不同成分的D型石墨鑄鐵的高溫抗氧化性進行了實驗研究。在750℃下，將不同成分的D型石墨鑄鐵保溫24小時，使其氧化增重，研究成分和組織對D型石墨抗氧化性能的影響。結果表明：含有Cr、Cu多元化合金的D型石墨鑄鐵有比普通灰鑄鐵高4～5倍的抗氧化性能。 對不同成分的D型石墨鑄鐵的高溫抗熱疲勞性進行實驗研究。在800℃下，將不同成分的D型石墨鑄鐵加熱到800℃，保溫5分鐘取出后，立即在冷水中激冷5秒，如此反復循環(huán)直至出現(xiàn)肉眼可見的裂紋為止。