1、鑄鐵熔煉基本知識鑄鐵熔煉基本知識 熔解的目的熔解的目的 灰鐵與球鐵主要的性能特征及成因灰鐵與球鐵主要的性能特征及成因 影響鑄件性能的主要因素影響鑄件性能的主要因素 合金的熔煉方式合金的熔煉方式鐵水的處理鐵水的處理主要內容 熔解的目的獲得一定成分和一定溫度的鐵水 球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因（灰鐵的性能特點及原因 ） 強度性能差 石墨的縮減作用 灰鑄鐵組織中存在大量的石墨，石墨強度很低可近似認為無強度，這就使得材料的實際承載面積總比材料的實際面積要小石墨的缺口（切割）作用灰鑄鐵組織中的石墨大多以片狀形式存在，在石墨片的尖端有應力集中現象易導致基體過載失效球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因（灰鐵的性

2、能特點及原因 ）硬度不穩定因受石墨的影響大硬度穩定性差 球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因（灰鐵的性能特點及原因 ）缺口敏感性低灰鑄鐵組織中存在大量的石墨，石墨的縮減作用與石墨的缺口作用使得灰鑄鐵缺口敏感性低，石墨片越粗大缺口敏感性越低球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因（灰鐵的性能特點及原因 ）良好的減震性大量的石墨阻止了振動的傳播，將能量轉化成熱能而散發球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因（灰鐵的性能特點及原因 ）良好的減摩性良好的減摩性石墨本身具有潤滑作用石墨本身具有潤滑作用石墨脫落處可存儲潤滑油以保證油膜完石墨脫落處可存儲潤滑油以保證油膜完整從而提高潤滑效果整從而提高潤滑效果球鐵和灰鐵的主要性能特點及

3、原因（球鐵的性能特點及原因 ）a) 強度和硬度高b) 具有一定的韌性c) 優良的屈/強比d) 較低的缺口敏感性原因：石墨呈球狀對基體割裂作用弱，基體連續球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因（球鐵、灰鐵性能差異的根本原因）球鐵、灰鐵性能差異的根本原因在于石墨形狀的不同 球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因（球鐵、灰鐵性能差異的根本原因） 灰鑄鐵中的立體片狀石墨 球墨鑄鐵中的立體球狀石墨球鐵和灰鐵的主要性能特點及原因（球鐵、灰鐵性能差異的根本原因）球墨鑄鐵金相 灰鑄鐵金相 常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（CECE）的影響) ) 碳當w(CE)%= w (C)%+ w（Si)%/3+w（P)

4、%/4常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（CECE）的影響) )對球鐵的影響 CE值過高會產生石墨漂浮現象，使夾雜物增多鑄鐵性能下降；CE值過低易產生縮松、裂紋等缺陷，CE值在4.6-4.7%左右時易形成組織致密的鑄件常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（CECE）的影響) )石墨漂浮 顯微縮松 常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（CECE）的影響) )對球鐵的影響 CE值過低易產生縮松、裂紋等缺陷，CE值在4.6-4.7%左右時易形成組織致密的鑄件 常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（CECE）的影響) )對球鐵的影響 實際生產球

5、鐵時，如對性能成分無特殊要求，則原湯調質目標為C3.85% Si1.85%，球化處理后的成分約為C3.65% Si2.80%， w(CE)%= w (C)%+ w (Si)% /3=3.65%+2.80%/3=4.60%,成分的選取恰恰有利于得到致密鑄件 常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（CECE）的影響) )對球鐵的影響 Si可減小鐵水的白口傾向，可細化石墨，提高石墨的圓整度；但Si過高會降低鑄件的韌性，提高脆性轉變溫度，因而在寒冷地區使用的鑄件或有高韌性要求的鑄件一般Si%2.80%。高Si可增強鑄件高溫時的耐氧化性。 常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（

6、CECE）的影響) )對球鐵的影響 一般球鐵產品的原湯Si含量在1.651.85%左右，而Ford排氣管原湯Si含量在3.103.20%左右，Si含量的增大有效的提高了排氣管的高溫耐氧化性 常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（CECE）的影響) )C化物的典型形貌 常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（CECE）的影響) )C化物的典型形貌 常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（CECE）的影響) )對球鐵的影響 鑒于以上原因球墨鑄鐵的C、Si含量一般在以下范圍內取值鐵素體球鐵 C：3.80-4.00% Si：2.40-2.80%珠光體球鐵 C：3.

7、60-3.80% Si：2.20-2.60%常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（CECE）的影響) )對灰鐵的影響 CE值高，組織中石墨粗大，強度降低，縮松傾向減小 常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（CECE）的影響) )對灰鐵的影響 在我們實際生產中FC15牌號原湯的C：3.50%，Si：2.10% CE值為4.20%；而FC25牌號原湯的C：3.30%，Si：1.75% CE值為3.89%。由此可見在灰鐵中CE值對強度有著直接的影響 JDH的部分皮帶輪中間部位厚大無法利用冒口補縮，只有利用提高CE值得方法來減小縮松傾向，原湯C：3.50%，Si：1.95%

8、此種成分已經與FC15很接近了 常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（CECE）的影響) )對灰鐵的影響 CE值低，組織中石墨變細，強度增加，所松傾向增大，鑄造性能下降，硬度增大不易加工常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（CECE）的影響) )對灰鐵的影響 在不改變CE值的前提下提高Si/C比，可提高鑄件強度，高Si可增強鑄件高溫時的耐氧化性常見合金元素對鑄件性能的影響 (C (C、SiSi（CECE）的影響) )對灰鐵的影響 一般灰鑄鐵中C：2.60-3.60%； Si：1.20-3.00%，C、Si含量因鑄件強度要求、主要壁厚的不同而分級較細 常見合金元素對鑄

9、件性能的影響 (Mn (Mn的影響) )對球鐵的影響 Mn具有穩定珠光體的作用，所以隨Mn含量的增加鑄件的強度增大，硬度增加，延伸率降低；同時Mn易形成碳化物，白口傾向大，含量過高時會在基體和共晶團邊界上形成碳化物惡化鑄件的力學性能 常見合金元素對鑄件性能的影響 (Mn (Mn的影響) )對球鐵的影響 壁厚6mm的鑄件及鐵素體基體的鑄件中一般要求Mn0.30%,在珠光體基體的鑄件中一般要求Mn0.60%常見合金元素對鑄件性能的影響 (Mn (Mn的影響) )對球鐵的影響CMT 所有FCD45材質原湯標準對Mn的要求均在0.30以下 大金曲軸等高牌號的材質標準中Mn含量在0.60%左右 常見合金

10、元素對鑄件性能的影響 (Mn (Mn的影響) )對灰鐵的影響 Mn會與S結合形成MnS。因Mn和S都具有阻礙石墨化，穩定碳化物的性能，而MnS不阻礙石墨化，因此在灰鑄鐵中與S中和后剩余的Mn才起提高鑄件力學性能的作用常見合金元素對鑄件性能的影響 (Mn (Mn的影響) )對灰鐵的影響在灰鐵中一般Mn含量在0.40-1.20%范圍內常見合金元素對鑄件性能的影響 (Cu (Cu的影響) ) Cu促進形成珠光體，抑制鐵素體并固溶強化基體所以可以通過提高Cu的含量的方法提高鑄件的機械性能常見合金元素對鑄件性能的影響 (Cu (Cu的影響) ) CMT生產的鑄件機械性能優良，加工性能好的一個重要原因就是

11、廠內幾乎所有產品中均加入了Cu來提高鑄件強度 常見合金元素對鑄件性能的影響 (Cu (Cu的影響) ) 同時Cu可促進石墨化，消除游離滲碳體，改善鑄件斷面組織、性能的均勻性，故在提高鑄件力學性能方面Cu比Mn更具有優越性，在高牌號鑄鐵中因Mn的加入量受限制通常采用加入Cu的方法來提高強度。 常見合金元素對鑄件性能的影響 (S (S的影響) )對球鐵的影響 S是反球化元素，球化時消耗稀土和Mg，對球化效果影響顯著，通常依照原湯含S量決定球化劑的加入比例常見合金元素對鑄件性能的影響 (S (S的影響) )對灰鐵的影響 因Mn會與S結合形成MnS，故S過高會影響Mn對基體的強化作用 常見合金元素對鑄

12、件性能的影響 (S (S的影響) )對灰鐵的影響 S可改善鑄件加工性，MnS可促進石墨的非自發形核，對石墨化有利故在會鑄鐵中S有一定的積極作用常見合金元素對鑄件性能的影響 (S (S的影響) )對灰鐵的影響 我們公司一般將S控制在0.055-0.12%的范圍內常見合金元素對鑄件性能的影響 (P (P的影響) )對球鐵的影響 在球墨鑄鐵的凝固過程中極易在共晶團界形成P共晶，急劇降低延伸率，沖擊韌性，并增大縮松傾向，故在球鐵中希望P盡量低，我們一般控制在0.06%以下。Mo極易與P形成多元磷共晶，在含Mo的情況下對P含量要求更嚴格，Ford排氣管中因加入了Mo故要求P在0.05%以下常見合金元素對

13、鑄件性能的影響 (P (P的影響) )對灰鐵的影響 提高鐵水的流動性，提高灰鑄鐵的耐磨性，但過高會形成磷共晶降低韌性和致密性造成鑄件冷裂。我們公司控制在0.15%以下，在有致密性要求時控制在0.06%以下 常見合金元素對鑄件性能的影響 (P (P的影響) )典型的磷共晶形貌常見合金元素對鑄件性能的影響 (P (P的影響) )典型的磷共晶形貌常見合金元素對鑄件性能的影響 (P (P的影響) )對灰鐵的影響 因生產中不能脫磷，故只能通過對原材料含磷量的控制來控制鐵水含磷量常見合金元素對鑄件性能的影響 (Mo (Mo的影響) ) Mo可明顯提高強度，可提高抗熱疲勞性，Ford排氣管中加入Mo便是應用

14、了以上兩點，但Mo的加入提高了“低P”的要求常見合金元素對鑄件性能的影響 (Mo (Mo的影響) ) Ford排氣管中加入Mo有效提高了高硅鑄鐵的力學性能，同時提高抗熱疲勞性，加入Mo后排氣管磷含量要求0.05%以下，比其余球鐵0.06%以下要嚴格 常見合金元素對鑄件性能的影響 (Cr (Cr的影響) ) 易形成碳化物降低延伸率和沖擊韌性，故意一般要求Cr%0.1%時有反球化作用，且在共晶團界形成FeSn2偏析化合物導致使韌性降低，故使用中一般不超過0.10%常見合金元素對鑄件性能的影響 (Sn (Sn的影響) ) 我們在生產600700牌號球鐵時一般加入0.020-0.025%的錫 鐵水中氣

15、體對鑄件性能的影響鐵液中的氣體元素以三種形式存在l 溶解在以液態或固態的鑄鐵中l 與鐵液中的元素化合l 以氣孔形式存在鐵水中氣體對鑄件性能的影響鐵液中的含氣主要有三種:O H N鐵水中氣體對鑄件性能的影響O阻礙石墨化，一般在熔煉時帶入 鐵水中氣體對鑄件性能的影響 N阻礙石墨化，增加抗拉強度，含量高時易形成氮氣孔，可用Ti固氮減少或消除氮氣孔，一般在熔煉時帶入鐵水中氣體對鑄件性能的影響 H阻礙石墨化，增加白口傾向，降低抗拉強度及塑性，提高硬度，一般在澆注時帶入鐵水中氣體對鑄件性能的影響 為減少鐵液中的含氣，應在溶解時防止鐵水氧化，澆注時鐵水包、澆注機充分預熱，控制鐵水中Al的含量鐵水中氣體對鑄件

16、性能的影響 為減少鐵水的含氣量我們在生產中有一系列的規定，如：爐料不準嚴重銹蝕，不準帶有油污，漆皮；鐵水長時間保溫后要重新調質；新更換的澆注機要洗三包后才能正常使用 鐵水溫度對鑄件性能的影響 溫度過低鐵水流動性差不能得到外觀完整的鑄件，鑄件薄壁處易出現白口，熔解溫度過低時還會產生石墨粗大的現象 鐵水溫度對鑄件性能的影響 延長高溫靜止時間會細化石墨及組織鐵水溫度對鑄件性能的影響 溫度過高時會使石墨形態變差，甚至出現自由滲碳體鐵水溫度對鑄件性能的影響 對于普通灰鐵的過熱溫度要求在1550以下盡量高；球鐵要保證在爐前處理后仍具有較好的沖型能力爐料的影響 在生產中發現存在以下現象：爐料有變化時雖然調質

17、后化學成分相同但最終鑄件的組織（石墨化程度、白口傾向、石墨形態、基體組織）卻相差很大。 爐料的影響 以上現象的產生原因歸結為以下幾點：l 遺傳效應在相同的生產條件下，合金的組織和性能取決于原材料的微觀組織和質量。l 合金中含氣的影響l 其它未控制的微量元素的影響爐料的影響 對于以上原因在生產中很難檢測、控制，所以實際生產中要盡量保證原材料的穩定，和配比的穩定。爐料的影響FC 15-17沖天爐返材：60-70%，其余為生鐵FC 20-30沖天爐返材：70-80%，其余為生鐵或廢鋼爐料的影響FCD 45材質沖天爐返材：60-70%，其余為生鐵電爐廢鋼：1000Kg 以上爐料的影響FCD 50-55

18、材質沖天爐返材：80-90%，其余為生鐵 電爐廢鋼：1000Kg以上爐料的影響FCD 60-70材質沖天爐返材：100%電爐廢鋼：1000Kg以上合金的熔解方式 沖天爐熔解 沖天爐熔解的特點經濟不易準確控制鐵水的溫度及成分對爐料尺寸要求較嚴格噪聲大、污染大合金的熔解方式 沖天爐熔解 較長的返材需破碎后使用，廢鐵屑要壓塊后使用 合金的熔解方式 沖天爐熔解沖天爐熔解過程中成分的變化 一般情況下沖天爐熔解過程中，鐵水會存在增碳，硅、錳氧化燒損，增硫的過程硫主要來自于焦炭，所以在補脫硫的前提下如要得到低硫鐵水就要嚴控焦炭的含硫量 合金的熔解方式電爐熔煉電爐熔解的特點成本較高易于準確控制鐵水的溫度及成分

19、可熔解廢鐵屑，大塊料噪聲小、污染小合金的熔解方式電爐熔煉電爐熔解成分變化C燒損增SiMn燒損S、P基本不變合金的熔解方式電爐熔煉出鐵水過程中要每出一包后加約0.5Kg碳粉來補充碳的燒損 合金的熔解方式 沖天爐、電爐雙聯熔煉 可在較低能耗的前提下獲得準確成分,準確溫度的鐵水，且可直接熔解廢鐵屑，大塊料 鐵水的處理 球化處理球化處理 球化處理的目的球化處理的目的使石墨生長成球狀使石墨生長成球狀已得到球墨鑄鐵已得到球墨鑄鐵鐵水的處理 球化處理球化處理 作用原理作用原理鎂、稀土具有強烈的脫鎂、稀土具有強烈的脫硫、脫氧作用，硫、氧含量低至一定值硫、脫氧作用，硫、氧含量低至一定值時石墨生長成球狀時石墨生長成球狀鐵水的處理 球化處理球化處理 稀土、鎂球化劑的優點稀土、鎂球化劑的優點具有較好的具有較好的反應動力學條件，有較高的抗干擾能力，反應動力學條件，有較高的抗干擾能力，石墨球圓整，比純石墨球圓整，比純MgMg安全，勞動條件好安全，勞動條件好鐵水的處理 球化處理球化處理 球化工藝球化工藝沖入法、自建壓力包法、沖入法、自建壓力包法、型內球化、鎂塊球化等。因型內球化、鎂塊球化等。因“沖入法沖入法”操作簡單，在適當的控制下可獲得穩定操作簡單，在適當的控制下可獲得穩定的球化效果，所以我們選用了的球化效果，所以我們選用了“