1生產(chǎn)條件和方法
1.1熔煉設(shè)備
熔煉設(shè)備為1.5t無芯酸性工頻爐和2t無芯酸性中頻爐。
1.2原材料
原材料選擇見1和2，新生鐵牌號(hào)為Q10或Q12，廢鋼為工廠廢舊料，稀土鎂球化劑為德陽(yáng)金羊稀土廠生產(chǎn)的HT－2型。
1.3生產(chǎn)方法
1.3.1原鐵液成分控制
原鐵液成分控制見3。
1.3.2變質(zhì)、孕育處理方法
利用REMgSiFe、SiCa、TiFe作為復(fù)合變質(zhì)劑，應(yīng)用球化和反球化元素相互制約，可在較寬的w（RE殘）和w（Mg殘）范圍內(nèi)穩(wěn)定地獲得蠕鐵；采用堤壩包沖入法處理，將REMgSiFe、SiCa置于包底，上覆蓋SiFe粉、Cu板、冰晶石粉；鐵液熔清取樣進(jìn)行爐前化學(xué)成分分析，再向爐內(nèi)加入適量的TiFe，待鐵液達(dá)到1430～1480℃（熱電偶測(cè)溫），出所需鐵液量的2／3沖入堤壩包另一側(cè)，充分反應(yīng)后（反應(yīng)時(shí)間視鐵液量的多少控制在1～4min），加入足夠量（0.8％～1.2％）的孕育SiFe（細(xì)化共晶團(tuán)和石墨，增加其數(shù)量，消除白口組織），再?zèng)_入剩余鐵液量的1／3，用珍珠巖聚渣和覆蓋，充分?jǐn)嚢杈鶆?，然后取樣進(jìn)行三角試片斷口檢查和快速金相分析。
2爐前控制技術(shù)
2.1變質(zhì)劑加入量與w（S）的關(guān)系
生產(chǎn)中根據(jù)原鐵液w（S）調(diào)整變質(zhì)劑加入量，見4.在固定Ti和SiCa加入條件下，其REMg球化劑加入量與原鐵液w（S）的線形關(guān)系見1.
2.2復(fù)合系數(shù)的控制
據(jù)資料［2］介紹，用REMgTi處理蠕鐵時(shí)，可獲得蠕鐵的復(fù)合系數(shù)K 2｛K 2＝K 1／［w（Mg殘）＋1／3w（RE殘）｝，式中K 1＝4.4w（Ti），w（Mg殘）和w（RE殘）的范圍是11％～26％，同時(shí)要求w（Ti）＝0.12％～0.20％，［w（Mg殘）＋1／3w（RE殘）］＝0.015％～0.040％。對(duì)于采用高REMg（相對(duì)于其它單位）作變質(zhì)劑，在w（S）＝0.02％～0.05％，w（Ti）≤0.15％（據(jù)資料介紹：過量的w（Ti）會(huì)使鐵液變得粘稠，造成大量皮下氣孔，白口傾向急劇增加，使鑄件生成大量硬質(zhì)點(diǎn)）條件下，我們經(jīng)過大量試驗(yàn)得出結(jié)果得蠕鐵，小于下限獲得球鐵，大于上限獲得灰鐵，見2.
?、跉埩袅浚踳（Mg殘）＋1／3w（RE殘）］為0.015％～0.028％范圍內(nèi)獲得蠕鐵，高于上限獲得球鐵，低于下限獲得灰鐵，見3.
?、踳（Ti）≤0.06％時(shí)，復(fù)合系數(shù)K2無規(guī)律，蠕鐵不易穩(wěn)定控制。
?、?.15％≤w（Ti）≤0.20％，w（S）≤0.02％或w（S）≥0.05％時(shí)，其規(guī)律符合上述資料介紹。
2.3爐前金相組織控制
蠕鐵鐵液在澆注之前，分別取標(biāo)準(zhǔn)三角試塊進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)判斷和取φ12×30的圓棒樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)，以確定澆包內(nèi)的鐵液是否需要進(jìn)行調(diào)整或回爐重新處理。隨機(jī)抽取183爐鐵液的爐前試樣與同包Y形試樣（按規(guī)定澆注）蠕化率比較的結(jié)果如5。
從表中可以看出：由于受試樣尺寸大小（冷卻速度不同）和澆注時(shí)間前后（蠕化衰退）的影響，蠕鐵Y形試樣與爐前樣的蠕化率有較大差距，蠕化率相差在30％～55％之間的占統(tǒng)計(jì)數(shù)的86.9％，要想達(dá)到Y(jié)形試樣蠕化率合格（VG≥50％），爐前蠕化率控制在20％～45％之間較為理想，這就達(dá)到了事前（鑄件澆注前）控制的目的。
2.4試樣的選擇隨機(jī)抽取3爐鐵液按照GB9439－88（灰鑄鐵分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）和GB1348－88（球墨鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，分別澆注φ30試樣和Y形試樣（同包鐵液澆注）進(jìn)行力學(xué)性能和金相組織比較，見6.
由6可知，φ30試樣比Y形試樣強(qiáng)度、硬度偏高，而塑性差別不大，鑒于Y形試樣更接近于實(shí)物凝固條件，采用Y形試樣更合理一些。
2.5鑄件實(shí)物控制
分別從用同一包鐵液于澆注后期同時(shí)澆注的單鑄Y形試樣、在240氣缸蓋上端的附鑄Y形試樣和在該只240氣缸蓋上本體取樣進(jìn)行力學(xué)性能和金相組織比較，其結(jié)果見7。
從比較可知，附鑄試樣、單鑄試樣以及實(shí)物本體之間有微小差別，但仍屬可控范圍。
在240氣缸蓋解剖中，分別在同一只氣缸蓋的上（厚壁）、中（薄壁）、下（中等壁厚）取樣進(jìn)行金相分析（從已解剖分析的86只中隨機(jī)抽取10只），見8.
由表可知：不同壁厚處金相組織差距較小，但當(dāng)蠕化率較高時(shí)（VG≥95％），蠕鐵由于受斷面敏感性的影響，石墨形態(tài)處于臨界狀態(tài)，在個(gè)別位置發(fā)生了蠕化衰退現(xiàn)象，出現(xiàn)了珊瑚狀石墨，因此，生產(chǎn)中蠕化率不宜控制過高，VG≤85％為宜。
為使鑄件質(zhì)量合格，在240氣缸蓋的上端面附鑄φ25×30的金相試樣，用作氣缸蓋的實(shí)物檢查。
對(duì)同包鐵液澆注的第1只和最后1只（澆注時(shí)間相距8min）缸蓋的附鑄金相試樣與Y型單注試樣（與第1只澆注時(shí)間相距7min）的蠕化率差別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，1076只240氣缸蓋的蠕化率統(tǒng)計(jì)如9所示。
由此表可知：蠕鐵Y形試樣與實(shí)物金相試樣的蠕化率差別在10％～20％之間為絕大多數(shù)，占83％。
根據(jù)Y形試樣就可預(yù)知蠕鐵實(shí)物的蠕化率水平，加上前后兩只缸蓋的附鑄金相檢驗(yàn)，徹底達(dá)到事后把關(guān)的目的。從1998年8月份實(shí)行實(shí)物金相分析至今，還從未出現(xiàn)一只240氣缸蓋因?qū)嵨锝鹣喈惓６魅胂碌拦ば虻那闆r。
3蠕鐵的凝固規(guī)律探討
3.1變質(zhì)劑加入量對(duì)組織及性能的影響
由于REMgSiFe球化劑、SiCa、TiFe復(fù)合變質(zhì)劑加入量的變化，鐵液中石墨形態(tài)發(fā)生了根本變化。隨著REMgSiFe球化劑、SiCa加入量的不斷增加（TiFe加入量逐漸減少），石墨形態(tài)由細(xì)片狀逐漸變?yōu)槎檀制瑺睿M(jìn)而變?yōu)槿湎x狀和圓球狀，鑄件的抗拉強(qiáng)度和硬度（HB值）隨之增加，其變化曲線見4的a、b.
3.2蠕鐵的斷面敏感性
蠕鐵鑄件的組織和性能不僅決定于其化學(xué)成分和變質(zhì)處理效果，而且鑄件凝固時(shí)冷卻速度的大小直接影響著鑄件的組織和性能，為此采用5所示的階梯試塊摸索斷面（冷卻速度大小）對(duì)蠕鐵的組織和性能的影響。澆注兩爐，每爐取10個(gè)試樣，分析結(jié)果見10。
由表可知，蠕鐵的斷面敏感性是客觀存在的，但蠕化率偏差不大，仍遵循一定規(guī)律，壁厚差別不是特別大的零件（壁厚差特別大時(shí)，在厚壁處附鑄相應(yīng)金相試樣檢測(cè)組織變化）用蠕鐵生產(chǎn)達(dá)到和滿足使用條件要求是完全可行的。
3.3蠕鐵的衰退特點(diǎn)
分別取兩爐進(jìn)行了衰退試驗(yàn)［第一爐原鐵液w（S）0.028％，第二爐原鐵液w（S）0.032％］，出鐵量600kg，處理完后澆第一組Y形試樣，在澆包內(nèi)每隔5min澆注一塊試樣，進(jìn)行力學(xué)性能和金相檢驗(yàn)，結(jié)果見11，金相組織衰退變化如6所示。
從表可以看出：30min內(nèi)復(fù)合系數(shù)K 2變化不大［w（Mg殘）＋1／3w（RE殘）］衰退10％，蠕化率僅衰退10％，生產(chǎn)中可利用爐前金相檢驗(yàn)和控制澆注時(shí)間保證后期蠕鐵組織合格。
3.4呋喃樹脂砂蠕鐵鑄件的控制
用呋喃樹脂砂澆注蠕鐵鑄件時(shí)，由于樹脂砂中的固化劑含有大量的硫化物，這些硫化物進(jìn)入鐵液，使鑄件局部鐵液返S，同時(shí)由于樹脂砂發(fā)氣量較大，澆注時(shí)容易引起嗆火，當(dāng)蠕鐵蠕化率較高時(shí)，會(huì)造成蠕鐵石墨形態(tài)衰變，造成實(shí)物組織變異，影響鑄件使用性能?？刂频霓k法是：用涂料均勻涂涮鑄型表面，最好采用防滲S涂料，蠕鐵件的的蠕化率控制不宜太高（VG≤85％為宜），加強(qiáng)樹脂砂鑄件的排氣，在樹脂(樹脂酸鹽的提取)砂鑄件的厚大處設(shè)金相檢測(cè)試樣。
4結(jié)論
（1）變質(zhì)劑加入量應(yīng)根據(jù)原鐵液w（S）的高低進(jìn)行調(diào)整，呈線性增長(zhǎng)關(guān)系。
（2）當(dāng)原鐵液w（S）為0.02％～0.05％，w（Ti）0.06％～0.15％時(shí)，采用REMgSiFe＋TiFe復(fù)合變質(zhì)劑穩(wěn)定獲得蠕鐵的復(fù)合系數(shù)K 2＝13～31，［w（Mg殘）＋1／3w（RE殘）］為0.015％～0.028％；而當(dāng)w（S）≤0.02％或w（S）≥0.05％，0.15％≤w（Ti）≥0.20％時(shí)，穩(wěn)定獲得蠕鐵的復(fù)合系數(shù)K 2＝11～26，［w（Mg殘）＋1／3w（RE殘）］為0.020％～0.036％；若w（Ti）≤0.06％時(shí)，復(fù)合系數(shù)K 2無規(guī)律。
?。?）蠕鐵Y形試樣與爐前試樣的蠕化率相差30％～55％，爐前金相蠕化率控制在20％～45％之間可獲得合格的蠕鐵鑄件。
（4）蠕鐵鐵液在不同壁厚凝固的金相組織有所區(qū)別，但差距能控制在使用要求范圍內(nèi)，但當(dāng)蠕化率≥95％或采用呋喃樹脂砂型澆注蠕鐵鑄件時(shí)，蠕鐵的組織在厚壁處不易保證，故蠕鐵件的蠕化率不宜控制過高，普通砂型件宜低于95％，樹脂砂鑄件低于85％為宜。
（5）變質(zhì)劑加入后，鑄鐵件的組織和性能有較大改變。石墨形態(tài)由細(xì)片狀逐漸過度為短粗狀，進(jìn)而變?yōu)槿湎x狀和圓球狀，強(qiáng)度和硬度均有一定程度的提高，但變質(zhì)劑加入量過高，強(qiáng)度和硬度反而下降。
?。?）蠕鐵的力學(xué)性能和金相組織的變化（衰退）在30min之內(nèi)變化不大，超過該時(shí)間蠕鐵組織不易控制，蠕鐵鐵液的試樣宜采用Y形試樣。
（7）蠕鐵Y形試樣的力學(xué)性能和金相組織與實(shí)物基本相符，為嚴(yán)格控制可采用實(shí)物附注金相試樣，附注試樣與Y形試樣之間的蠕化率差別在10％～20％之間。
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