灰鑄鐵和球墨鑄鐵的凝固過程,包括生核過程、初生奧氏體枝晶的析出過程以及亞共晶鑄鐵、過共晶鑄鐵、共晶鑄鐵的形成過程.闡述了初生奧氏體枝晶的形態(tài)和初生奧氏體枝晶對鑄鐵性能的影響以及對初生奧氏體枝晶的控制.分析了灰鑄鐵和球墨鑄鐵的共晶轉(zhuǎn)變過程以及石墨的晶核.終得出:(1)對于灰鑄鐵,組織中枝晶所占的體積分?jǐn)?shù)提高,鑄鐵的強度隨之提高;(2)對于球墨鑄鐵,初生奧氏體枝晶的數(shù)量和枝晶間距,對石墨球的形態(tài)、尺寸和分布狀況有重要的影響;(3)將w(Al)量控制在0.005％～0.01％,既促進灰鑄鐵石墨生核,又不會誘發(fā)針孔缺陷;(4)采用含S、O的孕育劑可以使球化率提高、石墨球數(shù)增多、石墨球尺寸減小,從而提高球墨鑄鐵質(zhì)量.

鐵水的冶金狀態(tài)對球化孕育處理效果及鑄造缺陷形成傾向有重要影響,研究基于原鐵水冶金狀態(tài)綜合評價的球化孕育處理工藝的優(yōu)化控制與調(diào)節(jié)方法.選取有效特征參數(shù)表征原鐵水冶金狀態(tài),并建立一個綜合評價模型用于實際生產(chǎn)過程中原鐵水合格冶金狀態(tài)確定和球化劑添加量的精準(zhǔn)計算.在球化處理、孕育處理和鑄件澆注之前,均設(shè)置球化、孕育效果測評與調(diào)控環(huán)節(jié),以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制.動態(tài)調(diào)控系統(tǒng)主要由原鐵水冶金狀態(tài)調(diào)控子系統(tǒng)、球化處理與效果調(diào)控子系統(tǒng)、孕育處理與效果調(diào)控子系統(tǒng)和鐵水球化孕育終調(diào)子系統(tǒng)構(gòu)成.經(jīng)實驗室條件下模擬運行證明,基于原鐵水冶金狀態(tài)評價的動態(tài)調(diào)控方法及系統(tǒng)可以實現(xiàn)球墨鑄鐵球化孕育處理的優(yōu)化控制.
Mn、S對灰鑄鐵性能的影響及二者之間的平衡關(guān)系,對實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行了分析,結(jié)果表明:(1)S對灰鑄鐵的組織和性能的影響較大,尤其是在感應(yīng)電爐熔煉的條件下,鐵液中的w(S)量控制在0.06％～0.12％,強度、硬度好,白口傾向小,A型石墨增多,D、E型石墨減少,斷面均勻性得到改善;(2)灰鑄鐵中的w(Mn)量不宜超過0.8％,超過一定量后會導(dǎo)致強度下降;(3)Mn和S在灰鑄鐵中不能單純看作雜質(zhì)元素,對控制鑄件所需的佳顯組織和強度、防止某些缺陷都是必需的,S和Mn需保持正確的比例關(guān)系,在灰鑄鐵中應(yīng)滿足w(Mn)=1.7w(S)+a,且a值保持在0.5％～0.6％,效果好.