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覆膜砂铸铁的石墨化及影响速度

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从以上各种铸铁的组织可见， 铸铁中的碳可能以化合状态(Fe3C)或自由状态(石墨)两种形态存在。铸铁在结晶过程中，碳以石墨形态析出的现象称为石墨化。铸铁中石墨化程度直接决定了铸铁的组织和性能。影响铸铁中石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度。

   1.化学成分

   (1)碳和硅

   碳和硅是强烈促进石墨化的元素。铸铁中C、Si越高，石墨化越容易进行，越容易得到灰口组织。但过高，石墨多而粗大，铸造覆膜砂生产厂家，组织中铁素体量增多，珠光体量减少，力学性能降低。因此，为了保证得到一定数量的石墨，避免形成白口铸铁，灰口铸铁中C 一般控制在(2.5～4.0) %，Si控制在(1.0～3.0) %，厚壁件取下限，薄壁件取上限。砂型铸造时，碳硅含量与铸铁组织的关系如图21-2所示。

(2)硫

   S是强烈阻碍石墨化的元素，S阻碍C原子的扩散，S还能增强Fe、C原子的结合力。强烈的阻碍石墨化，S能使铁水的流动性降低，收缩量增大，使铸铁有较大的热裂倾向，因此铸铁中S 含量越低越好，一般要控制在0.15%以下。

(3)锰

Mn本身是阻碍石墨化的元素，但它能与S结合，形成MnS浮集到渣中，从而削弱了S阻碍石墨化作用，Mn一般为(0.5～1.4) %。

(4)磷

   P对石墨化稍起促进作用，改善铸造性能。但P具有冷脆性，是有害元素，要控制使用。

   2.冷却速度

   冷却速度对铸铁石墨化的影响很大。冷却越慢，原子扩散越充分，越有利于石墨化进行。而快冷阻止石墨化越容易得到白口组织。

   冷却速度的大小主要取决于浇注温度、铸件壁厚和铸型导热能力等多种因素。浇注温度愈高，铸造覆膜砂厂家，使得铁水凝固前铸型吸收的热量愈多，铸件冷却就愈慢；各种造型材料的导热性不同，铸件在金属型中的冷却比在砂型中快。同是砂型，湿型的冷却速度大于干型和预热的铸型；铸件壁厚是影响冷却速度的一个重要因素，铸件壁越厚，则冷却速度越小，石墨化就越完全。所以，在实际生产中常常发现同一厚壁处为灰口，而薄壁处出现白口的现象。铸铁的化学成分(C+Si)和冷却速度对组织的影响如图21-3所示。 生产中就是利用这一关系，对于不同壁厚的铸件通过调整C和Si 的含量以保证得到所需要的灰口组织。

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碳化硅在废钢铸造技术中的应用

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原工艺存在的问题

在有些公司生产的某品牌系列柴油机发动机缸体缸盖铸件案列中（不镶缸套）有些铸件要求重 50～250 kg，平均壁厚为5 mm，材质HT250。要求本体抗拉强度≥207 MPa，硬度179-241 HB，铸件不允许有砂眼、渣眼、缩松、裂纹等缺陷。

采用10吨中频感应电炉熔化铁液，过热温度为 1 510～1 530 ℃。2012年前，配料时生铁:废钢:回炉料为5:2:3，熔炼时在中频炉底部1/3处随炉料加入50kg未经过高温煅烧的普通增碳剂，熔化过程中加入Si、Cu、Mn、Cr、Sn元素，出炉时加入硅钡孕育剂进行孕育处理，浇注时加入硅锶孕育剂随流孕育，浇注时间为18～22分钟。

原工艺生产的缸体缸盖熔炼时生铁及合金加入比例大，生产成本高，铸件组织粗大，A型石墨大小通常在3级左右，铸件本体强度及硬度散差大，铸件精加工表面RZ＞15，铸件机械加工性能差，气密性试验时铸

件泄露率在2％以上，客户抱怨大。因此，优化熔化工艺，改善铸件力学性能，提高铸件基体组织的致密性、改善铸件加工性能、降低生产成本成为笔者公司近年来面临的重点课题。

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慢是针对浇注初期容易出现的现象：浇注初期，尤其是在金属液刚刚接触到泡沫塑料模具的时候，由于金属液的静压头小于聚ben乙烯分解出来的气体产物所造成的压力，如果过快的浇注，很容易出现喷火（反喷）现象，造成金属液的飞溅，因此我们在***1初的时候采用细流慢浇的方式。而后随着金属液充满浇注系统可以开始加快浇注速度，且是越快越好，但是要保证浇口杯充满而不外溢。等到浇筑后期，当金属液到达模样的顶部或者说冒口的根部时，保持平稳上升的速度，避免金属液冲出冒口。

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