呂 猛，寧擁軍，趙海瑞

（太重集團(tuán)榆液液壓工業(yè)有限公司鑄造分公司，山西榆次 030600）

高強(qiáng)度薄壁灰鐵件的生產(chǎn)控制

呂 猛，寧擁軍，趙海瑞

（太重集團(tuán)榆液液壓工業(yè)有限公司鑄造分公司，山西榆次 030600）

薄壁灰鐵件生產(chǎn)時(shí)容易出現(xiàn)過冷石墨。通過提高原鐵水硅含量，適當(dāng)提高硅碳比及改善使用強(qiáng)效二次孕育劑，在保證機(jī)械性能達(dá)標(biāo)的前提下，鑄件薄壁處A型石墨可以達(dá)到85%以上。

硅含量；硅碳比；二次孕育；A型石墨

目前，灰鐵件的應(yīng)用主要集中于農(nóng)業(yè)機(jī)械、紡織機(jī)械和機(jī)床等設(shè)備，其中大多屬于厚大的灰鐵件。隨著行業(yè)的發(fā)展，越來越多的高強(qiáng)度灰鐵薄壁鑄件開始得到廣泛的應(yīng)用。

l 生產(chǎn)現(xiàn)狀

本公司開發(fā)一種汽車轉(zhuǎn)向泵，牌號(hào)為HT300，要求鑄件薄壁處（l2 mm）A型石墨達(dá)到80%以上，硬度在l90 HB～230 HB.

2 生產(chǎn)工藝

2.1 熔煉設(shè)備

采用應(yīng)達(dá)一拖二中頻感應(yīng)爐，保證熔化效率。

2.2 檢測設(shè)備

德國全進(jìn)口斯派克光譜儀用于化學(xué)成分檢測，萊卡顯微鏡用于檢測金相組織，鋼研納克試樣拉伸機(jī)，用于力學(xué)性能檢測。

2.3 熔煉現(xiàn)狀

根據(jù)以往生產(chǎn)灰鐵鑄件的經(jīng)驗(yàn)化學(xué)成分控制如表l所示。

表l 化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

澆注溫度控制在l 420℃～l 380℃，澆注試棒。力學(xué)檢測結(jié)果如下：

l）試棒抗拉強(qiáng)度為330MPa，試棒硬度：l92HB；

2）鑄件本體金相為：A（30%）+D+E，石墨長度較短，珠光體含量98%，金相組織如圖l所示。

圖l l00倍下石墨形態(tài)和金相組織

3 機(jī)理分析

3.1 過冷石墨產(chǎn)生原因

過冷石墨（D型，E型）是在較大的過冷度下產(chǎn)生的，石墨分枝多，以細(xì)小無方向性方式存在于奧氏體枝晶之間；枝晶間石墨分布的不均勻及其伴生的鐵素體基體導(dǎo)致力學(xué)性能下降[l]；D型石墨多產(chǎn)生于高牌號(hào)及薄壁鑄件的灰鐵中，E型石墨的產(chǎn)生條件與D型石墨相同，不同的是碳當(dāng)量更低，過冷度更大，石墨基以生長的奧氏體枝晶間隙更狹小，因此石墨排列的方向性強(qiáng)，且石墨長度大于D型，故對(duì)力學(xué)性能的不利影響大于D型石墨[2]。

3.2 調(diào)整方案

經(jīng)分析認(rèn)為：CE偏低導(dǎo)致過冷石墨的產(chǎn)生，適當(dāng)提高CE可改善石墨形態(tài)；提高CE的同時(shí)，適當(dāng)提高硅碳比，可增加初生奧氏體數(shù)量，強(qiáng)化鐵素體基體，使強(qiáng)度、彈性模量提高，鑄造應(yīng)力下降，加工性能改善[l]。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：當(dāng) w（S）＜0.2%時(shí)，w（Mn）=w（S）×1.73%+0.3%[l]，適當(dāng)降低Mn含量。鐵液中的Mn與S結(jié)合，生成MnS，該物質(zhì)的熔點(diǎn)在l 600℃以上，可作為非均質(zhì)晶核，有利于石墨的析出，因此Mn也有間接促進(jìn)石墨化的作用，但過量的Mn容易在晶界處造成偏析。

在降低Mn含量的同時(shí)，提高CE（灰鐵鑄件CE較敏感），容易導(dǎo)致強(qiáng)度硬度降低，為了保證珠光體含量，采用Sn來促進(jìn)珠光體的形成。

考慮到金相檢測部位為薄壁位置且面積較小，冷卻很快。在孕育方面采用含Sr的孕育劑。Sr元素能夠強(qiáng)烈促進(jìn)A型石墨的產(chǎn)生。

4熔煉工藝改進(jìn)

l）調(diào)整鑄件分析成分。經(jīng)過分析原鑄件成分調(diào)整為表2所示成分，適當(dāng)提高CE與硅碳比，適當(dāng)降低3Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

表2 調(diào)整后化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）

2）隨流孕育劑采用國內(nèi)知名廠家生產(chǎn)的Si-Sr-Zr孕育劑，粒度：0.2 mm～0.7 mm.

3）澆注溫度不變控制在l 420℃～l 380℃.

在此情況下進(jìn)行澆注。

開箱后經(jīng)后處理，力學(xué)性能檢測結(jié)果如下：

l）單鑄試棒抗拉強(qiáng)度為337MPa，硬度值202HB.

圖2 工藝改進(jìn)后石墨形態(tài)及基體組織

2）鑄件本體金相為：A型石墨達(dá)到85%以上，石墨長度4～5級(jí)，珠光體質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%，金相組織如圖2所示。

5 結(jié)論

適當(dāng)?shù)奶岣逤E及硅碳比有助于改善灰鑄鐵石墨形態(tài)；改善孕育，采用含Sr的孕育劑能有效的改善高強(qiáng)度薄壁灰鑄鐵的石墨形態(tài)。

［l］岳海，趙超云.中頻爐熔煉高強(qiáng)度灰鑄鐵A型石墨的控制［J］.鑄造設(shè)備與工藝，20l3（2）:42-44.

［2］馬敬仲.鑄造技術(shù)應(yīng)用手冊(cè)［M］.北京：中國電力出版社，49-50.

［3］子澍.灰鑄造件中石墨形態(tài)分級(jí)及其特點(diǎn)［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2009（05）：53-54.

TG25l

A

l674-6694（20l7）05-0044-02

20l7-06-08

呂猛（l989-），男，呂梁文水人，鑄造工程師，從事液壓，汽車鑄件的熔煉技術(shù)與檢測工作。

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