第八讲灰铸铁的孕育处理

1、改善灰铸铁性能的途径改善灰铸铁性能的途径 改善灰铸铁性能的主要途径有如下几个 方面:控制金相组织，合理选择化学成分， 合金化，改善炉料，过热铁液，热处理， 孕育处理等。本节重点介绍灰铸铁的孕育 处理。孕育处理和孕育剂在一定条件下，向铁加入少量物质，促进 石墨成核，从而显著改善铸铁组织和性能 的处理方法，称为孕育处理。所加入的物 质，称为孕育剂。孕育处理的作用孕育处理的作用:促进石墨化，有效地降低 低碳铁液的白口倾向。细化石墨，变D、 E型石墨为均布的A型石墨，促成且细化 珠光体，减少铁素体。细化（增加）共晶团。 改善铸件不同断面的组织均匀性。改善 铸铁的力学性能（如提高抗拉强度，降低硬 度）和

2、其它性能（如可切削性，耐磨性）。原铁液与孕育剂原铁液见表2-5-1表2-5-1孕育铸铁对原铁液的基本要求和孕 育剂加入量刪号MlIM)M卒制（狀粽）mwein入抽）/tHT250LM3l.hl.40,2-043420HTJOO0-121M2l.MJ0.461440HB502M1L04JO.hl.O1U60.4 0.11450淞輔脚匾! 5呱朋2加;僦/祖川愉孕育剂有数百种。在我国，最常用的是75%硅铁和 硅钙合金。近年来，含其它元素的孕育剂迅速发展。据国外研究，纯硅或纯硅铁对灰铸铁很少，或甚至没有孕育作用。硅铁起载体作用，真正起孕育作用者是其中的铝、钙等。因此，一些国家规定了硅铁中Al, Ca

3、含量，如美国规定A1 0.75%1.75%,CaO.5%-1.5%,前苏联规定A11.8%2.5%。硅钙合金的孕育效果比75%硅铁大50%, 且钙兼有去硫、脱氧作用。若干种类专用孕育剂的成分、特点、应用 见表2-5-2-表25-9。在使用时，应根据生产条件和铸件要求适 当选择孕育剂。表Z5-2硅铁、硅钙孕育剂（）南品名称SiAlCahFe备注SiFr-17479041.60.5dJCrOJPw(kQ4S0.02it吉林铁合金SiFe-274 790.M.60.1 0.5it如1齢金厂翻台金55,5浮4050.8PQ45 刈,047,06GB 341982CaSi6卜6530/3IHGFEb表2

4、54含顿!硅铁的成分、特点及应用成分（%）商标代号SiSrAlCaFeSr ISi75Srl73-780.6- 1.00.5w（）. 1Sr nSi50Srl46-500.6- 1.00.5gO.l余駅Sr nSi75Sr273-781.0-2.00.5“5區产含總硅铁的成分如下:作用与特点应用I .消除白口能力特强硅铁中含SiO.6% !.%,孕育效果址佳。弘更高，作用不能发挥, 且耗聽多2石矍化能力强；加入$0.15%，比普通硅铁的能力高一倍。含硅虽高者效果好.稳定。硅 铁中的仏A1抵消其石塁化能力.C20.1嘉總无效故应控制Ca0.1%,Ak 0,3保矢不大増加共晶团数，故可减少铸件不致

5、密柯编孔倾向，对防止气缸体，气缸盖零铸件的缩 松、灌蹣有特姝倉义1. 尤适于高牌号薄壁灰铸铁件斷面敏感性小，组纵均匀，硬度均匀2, 也用于球墨铸铁，对防止徹壁件产生白口极有效，但据研究认为,不适于含怖铸铁项目说明成分(%)国产含!硅铁的主要成分如下；牌号SiBaMnCaAlFe生产厂Si65Ba560-654 61 .02.51.0 2.0余南京特种合金厂SiBa5MnlO60 - 654*69 11SiBaS6722.5 4一5Si55Bal 850001020461.5-2.5丹东铁合金厂SiBa- 160684, 608-2.2I.2.0SiBA23-10Si+ Bqm754-301 3

6、12吉林铁合金厂作用与特点1 ,孕有救果十分显著；加入虽为75硅铁的一半，増加共晶团，促成A型石墨，消除白口和游离潘碳 体，抗衰退，改善断面墩感性。若与Mn.Ca.Zr等复合，效果更好2.其特点不在于高效而在于长效R适于簿壁而要求无白口或断而不均而要求致密的灰铸铁件，可消除HT200缸体(195柴油机)的 应用白口，改苦缸套的石墨形狀、分布，消除其过冷石整2.也适于球燮铸铁。在MgFeSi球化剂中加入Ba5% 10% ,石墨球相当弥散球化率很高表2-56 含钛硅铁的成分、特点及应用顶目说明(%)按成分如下：牌号SiItMnCaAlFe备ftSiMnfiZi60-6547570.5450.51.

7、5余覺中同SP5Z1273-781,251-2.51打CaSiZr50-5515-2015-2Q-1.0金k刖CFE斛1. e呻去碣有利于改鹤水觸性鳥除气孔2. 抗魏溺加共晶因点小白口舰躺娥刪啲A虧監氏牺BmTi讒敝腳确僦力3卫的检価故适用甌范脱应用便明成分（%）難阳恰公司帥phi愀（騙名）谓50,511肮小7刖91屉余童曲055,A11卜1,3 心（L5CTi9JhFe 余置1,胸數躺件,朋口十分有效2我翻解同気有利干耻酣粗螂、稱翩戒躺剂（躺酬）产生師僦适于荻mt肝躺iu适于球蹒跌项目说 明咸分 C - Si 抑制白口能力最强3. 处理冲天炉铁液比其它孕育剂提高强度20 - 40 M Pa.

8、阶梯试块各断面的硬度差最小。抗衰追， 12min内无变化4. 其中往往含有Sr、Ba、Zr等特殊元素若配入Sr.Bu.Zr等元素，具有更显著的复合作用5. 其中碳是高纯晶体石墨可吸附杂质元素纯净铁水6. 熔点髙铁液不易吸收故粒度宜小，处理温度 1400P应用1 .主要用于高强度灰铸铁如内燃机缸体.缸盖，耐压致密件，机床床身等2.球墨铸铁含硫低孕育衰退快，故不适用。项目说明种类QyS1CaAlMncTiCr-Si- Mn40100.50.2100.75Cr-Si60155典Cr-SiKCide43400 10.05型咸Cr- Si - Mn 一 C34106.55.5分%)DWFC商品名）5 0

9、5025-50 1 .0ZrO- 5.01五适量N2 10上海市汇南综合厂其中Cr- Si- Mn址普通址有效。对于薄壁铸件应复合使用石墨孕育刑0.05% E 0.1啊以避免 白口.国产品种常含稀土 10保-20%作用.特点、应用1. 可用于共品和过共晶成分的厚大铸件，增加且细化珠光体，防止铁素体，细化石墨提商强度.对 于低碳当量和薄壁铸件应少用2. 提高灰铸跌强度救果超过石墨化孕育刑，厚度增加，效果差别更大。II于含C“不适于球舉铸铁3. 加入粗X般0/強- 1.5% ）増加铸铁强度硬度增加，无激冷现象4. 对处理温度利停留时间不敏感不衰退此外，混合孕育剂对铸铁有多方面有利影 响。例如领硅铁

10、75%+铭铁15%+猛铁10%, 加入量0.8%。孕育效果:Rm由235 255MPa提高到253-392 MPa,共晶团细 化，断面均匀性好，白口倾向小，且不降 低可切削性。 稀土金属+稳定化孕育剂（Cr、Sn、Mo、 Cu、V）,效果亦好。图2-36 铸件组织I白口区EL-麻口区H、IU、IB灰口区（11珠光休十石墨 n 一珠光体+铁素体+石墨 IH铁素体+石墨）3303002702402101803.53.6 3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2 4.3 4；（ %）图2-37 孕育处理对灰铸铁抗拉强度的影响 Ka=C(Si+lgR) Ka石墨化常数，为铸铁组织状态的特征值 C

11、、Si铸铁的碳、硅含量 R当量厚度，铸件体积与表面积之比当浇注、铸型等工艺条件确定后，即使铸件 形状各异，只要当量厚度相等，铸件冷却条 件就相似。当量厚度是铸件各部分组织是否 均一的决定性因素。对于等截面的长铸件，忽略铸件两端的散 热，当量厚度可用下式表示： R=F/L式中F铸件截面面积mm2L截面的周长mm孕育方法孕育方法分为二大类:包内孕育，后孕育。包内孕育是传统工艺，孕育剂（全部或分成二、三 份）加于出铁槽或浇包内，铁液在包内完成孕育， 见表2510。 后孕育是在从浇注到进入型腔的各阶段孕育铁 液的方法，包括浮硅孕育，漏斗孕育，孕育棒孕 育，孕育丝孕育，浇口孕育，型内孕育等。不仅 节省孕

12、育剂，减少针孔等缺陷，而且不衰退或很 少衰退，见表2-5-11 o出铁时将孕百刑加入出铁槽的铁流中1 对硅鉄孕育剂粒度如下鉄液fi/kg50-100100 - 100010005000粒度/mm2-55-1015-20加入量:孕育桂量0.35%i达到0.6%时，效果不増加D 75 t铁加入童鉤0.2% 0.5溶薄壁件0.3%0.5號,厚墜铸件0.2S0.4轨铁液牌号愈高，加入筮愈多。孕育程誥与碳当虽的黄出铁槽孕育（次孕育）碳当ftCE(%)3.3-3.5*6-3.9孕育硅量与原铁液硅虽之比（）50 6010-25系如下*徐偸加于出鉄槽j占出铁时间3/42.石超系孕育剂 増碳应VO.1%；加入前

13、0.2%,效果不提高3 强效孕育剂，效果显著该法操作简便孕育剂易纸化，加入址大，铁水降温多，衰退快，易引起夹掩、皮下气孔、徒脆等 缺陷孕帥加干殖中点尉入輸 輔舰誌、滋札卿卷我退快二庆（齣）牺融肌-勰从犬帥入竝帥进If輔寿髀肿讪我般2-5-11后孕育方法及特点方法说明浮硅孕育扒渣在铁液表面加一、二块硅鉄搅拌覆盖单灰。如图示。 浇注时，下部铁液携带部分富硅层流出，被孕育操作简便不衰追，孕育剂用蚩多硅铁块富硅层漏斗孕育漏斗（或人工）向铁液流撒孕育剂，如瀏示。粒度2 3mm， 加入 S 0. 1% -0.15%孕育剂用量少效果好，加入量不易准确孕育棒法孕育棒外皮为薄铁管（或铜管九内装用水玻躅粘结的孕育

14、剂 粉。浇注时自动进给，如图示。加入jm0.07% -0.12%基本上无衰退孕育剂刑嚴不易控制孕育歿法孕育丝外皮为铁、铜、煤.铝皮，内裝孕育剂粉。架任包嘴上或送入烧口杯或直浇道巾。加入10.08%孕育剂用址少，基本上无京退浇口:杯孕育如圈示.浇口杯容纳铸型需要的全部铁液,孕育后拔塞浇 注。孕育剂粒度lmm,加入SOk06%0J2%孕育败果好基本上无衰退不适于大铸件1-塞杆2孕育剂浇口内孕育将孕育剂细粒放入或将孕育丝送入直浇道内，浇注时熔入跌液a孕育剂粒度01叭用量0.08%孕育效果好,无衰退型内孕育续表孕育块放于浇注系统的反应室内，用址0.05缰0.10%无衰退，易生渣孔r A1直浇逍2-质浇

15、道3反应笔4 一澹阿芯3芈育剂G-砂芯局部孕育柱型腔内某些局部位置，放小孕育块，或涂或喷 孕育剂粉 局部明显减少白口，増加共晶团数孕育效果的炉前控制炉前控制炉前控制的目的是使经孕育处理的铸铁符 合铸件的性能要求。从出铁到浇注的时间 间隔很短，这就要求炉前检验快速而准确。 化学分析与金相检验虽然准确，但速度不 能满足要求。采用三角试片检验，虽比较 粗略，但简单易行，得到普遍应用。孕育前和孕育后所浇注的三角试片的白口 数写薛件牌号的对血关系如F余：孕育前白口数是用来检验原铁液是否符合 低碳硅铁液的要求。若孕育后白口数相同, 孕育前白口数愈大，则强度愈高。当然过 高地提高孕育前白口数也是不必要的。因 孕育前白口数愈高，在配料时就增加废钢 的加入量，孕育剂消耗也多。故孕育前白 口数只要能保证铸件所要求的强度即可。