近年來,我國鑄件產(chǎn)量已躍居世界第一位,其中綜合性能最好的球墨鑄鐵產(chǎn)量占全部鑄鐵件的32.1%。孕育是謀求提高鑄件質(zhì)量的冶金技術(shù)的典型工藝之一。孕育這種工藝,原是從密烘鑄鐵的生產(chǎn)工藝導(dǎo)入的,其特點(diǎn)是將過去由沖天爐裝料口加入的原料改為往鐵水包中直接加入,雖然加入量少,卻能有效地防止配加廢鋼而導(dǎo)致的鐵水白口傾向。但是和球化衰退一樣,孕育作用也有衰退現(xiàn)象,即孕育效果隨著鐵水停留時(shí)間的增長而減退。為了縮短孕育處理至凝固完成時(shí)間的間隔,減小孕育衰退,目前在生產(chǎn)中已經(jīng)開始應(yīng)用后孕育,即二次孕育的處理方法。二次孕育中,孕育劑加入量的多少是控制孕育效果和鑄件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。本文在保持總的碳、硅含量不變的情況下,降低原鐵水含硅量,增加二次孕育硅量,從而研究了二次孕育對(duì)球墨鑄鐵組織的影響,并初步探討了二次孕育劑的加入量對(duì)球鐵石墨組織和基體組織的影響機(jī)理。
實(shí)驗(yàn)采用生鐵與廢鋼1∶5的比例(質(zhì)量比)進(jìn)行配料,原料的主要化學(xué)成分見表1。鐵液在20kg中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉,考慮了二次孕育對(duì)成分的影響,通過硅鐵與電極石墨調(diào)節(jié)鐵液中的含硅量與含碳量,保證各試樣的最終碳硅量相同,1550℃出爐,球化處理采用傳統(tǒng)的沖入法,稀土鎂的加入量為1.1%,壓在包底,用硅鐵覆蓋,球化結(jié)束后扒渣。1#方案球化后直接澆注,2#、3#、4#方案分別加入0.1%、0.2%、0.3%的75硅鐵進(jìn)行隨流孕育澆注,樹脂砂造型,試樣尺寸Φ40mm×150mm。之后觀察組織,測(cè)量硬度。
表1 原料的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)
成分 | C | Si | Mn | S | P | Mg | RE | Ca |
Q12生鐵 | 4.40 | 1.10 | 0.15 | 0.02 | 0.05 | - | - | - |
廢鋼 | 0.52 | 0.315 | 0.55 | 0.024 | 0.021 | - | - | - |
稀土鎂 | - | 41.0 | - | - | - | 8.0 | 4.5 | 2.6 |
只進(jìn)行一次孕育處理易發(fā)生孕育衰退,石墨球數(shù)量少且球化率低。采用0.1%的硅鐵進(jìn)行二次隨流孕育可以使球鐵的石墨組織明顯得到改善。但為了擔(dān)心孕育衰退而進(jìn)行大劑量(0.2%和0.3%的硅鐵)的二次孕育反而容易導(dǎo)致石墨產(chǎn)生畸變,促使碎塊狀石墨的形成。采用0.1%的硅鐵進(jìn)行二次隨流孕育,基體中珠光體的含量略有增加,硬度提高。但當(dāng)采用0.2%和0.3%的硅鐵進(jìn)行二次隨流孕育時(shí),由于碎塊狀石墨周圍碳的擴(kuò)散路徑較短,塊狀石墨區(qū)多為純鐵素體基體區(qū),因此,硬度出現(xiàn)了急劇下降的現(xiàn)象。