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原鐵液含硫量不高,應該采用以噸為主的球化劑,但亦需要含有RE,因為它不僅去氧脫硫,還有良好的溶解性能,可以提高基體強度,還能中和干擾元素。RE含量少能在過冷度不大的條件下促進石墨成核長大,同時也能使用噸量大幅度降低,基體中的夾雜物含量就低,夾雜物常常是疲勞斷裂的策源地。大量生產(chǎn)的經(jīng)驗證明,RE殘量不能太高,因為客觀存在易受冷卻速度、澆注溫度以及化學成分、孕育量的影響,容易引起波動。影響球鐵組織中珠光體含量的主要因素有凝固組織特點、通過共析區(qū)冷卻速率、碳硅含量、合金元素種類和含量等。
選用稀土低的球化劑Mg與RE都有去氧脫硫的作用,都是強有力的球化元素,又都是反石墨元素。RE在去氧脫硫上起主導作用,這時噸在鐵液中發(fā)生沸騰,為去氧脫硫創(chuàng)造了條件。
值得注意的是,目前正在發(fā)展一些球化元素與干擾元素復合球化劑,以改善大斷面球鐵的處理效果及石墨球的圓整度。
球鐵檢測是保證其質(zhì)量的重要措施,目前正在研究發(fā)展線分析,即產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中進行分析,以確定其質(zhì)量,已有不少單位在大批量生產(chǎn)條件下利用超聲波對鑄件質(zhì)量進行分析。
在利用超聲波測定鑄鐵組織時,片狀石墨的聲速為4500m/s、蠕墨鑄鐵為5400m/s、球墨鑄鐵5600m/s,此外在鑄鐵中高頻衰減率的變化也可判斷鑄鐵類型,球鐵中心頻率為5MHz而片狀鑄鐵僅為1.5MHz。目前還有單位正在用超聲波作球化級別的測定,已可測定合格的球化級別和不合格的產(chǎn)品(3級和4級之間),但還不能進行更細分級測定,此方法正在完善中。但球墨鑄鐵熔鑄時所使用的球化劑能增加焊縫產(chǎn)生“白口”和淬硬組織的傾向,使焊縫及熱影響區(qū)(尤其是熔合區(qū))誘發(fā)裂紋。
石墨漂浮:過共晶成分的厚壁球鐵件中,在澆注位置頂部,常常出現(xiàn)一個石墨密集區(qū)域,即“始末漂浮”現(xiàn)象,這是由于石墨與鐵水密度不同,過共晶鐵水直接析出的石墨受到浮力作用向上所致。石墨漂浮程度與碳當量、球化元素的種類及殘留量、鑄件凝固時間、澆注溫度等因素有關系。鎂能使球鐵的共晶含碳量提高,碳當量相同的鐵水,提高其殘余鎂量就能減少石墨漂浮,殘留稀土量過高,有助于爆裂狀石墨的升成。根據(jù)鑄件壁厚和原鐵水含硫量,確定合適的球化劑加入量,適用范圍廣,球化處理工藝寬泛。
熔化過程控制:
首先,進料順序應正確。應注意鎂和廢料之間不要直接接觸。低熔點鎂應首先與硅反應形成鎂硅相,以減少鎂的燃燒損失。
第二,熔體成分應均勻。除了在中頻爐中進行自感應攪拌外,還需要及時有力地手動攪拌合金,使合金成分在熔煉過程中均勻化。在冶煉過程中,必須防止“跑鎂”、“棚料”、“撞爐”現(xiàn)象的發(fā)生。
第三,合金錠的厚度應適當。如果鋼錠厚度過薄,且表面積過大,合金在冷卻過程中容易引起更多的鎂燃燒和氧化。當鋼錠厚度過厚時,由于合金元素比例的不同,容易引起凝固過程中的成分偏析。合適的厚度通常為10-15毫米。
四是篩分粒度分級。在破碎和篩選之前,凝固的鋼錠應清除氧化物和雜質(zhì)。根據(jù)鋼包的尺寸,鋼包的尺寸可以分等級包裝,但不能有合金粉。