灰鑄鐵的鑄造性能良好，鑄造應(yīng)力是熱應(yīng)力(約發(fā)生在550'C)、相變應(yīng)力、收縮應(yīng)力三者相互抵消或疊加的結(jié)果?；诣T鐵的鑄造應(yīng)力一般較小：一般19. 6-49MPa,尺寸精度要求高的鑄件、壁厚差大的鑄件需要退火即人工時(shí)效消除鑄造應(yīng)力，采用低應(yīng)力鑄鐵能減小鑄造應(yīng)力。
壁厚差大的鑄件斷面敏感性強(qiáng)，鑄件內(nèi)部或壁厚處冷卻慢，易晶粒粗大、石墨精大，強(qiáng)度和硬度低;而在外表面或薄壁、·棱角處冷卻快，硬度高，且易生成過冷石墨或白口。低碳高硅低應(yīng)力鑄鐵可明顯改善組織和性能的均勻性。改善灰鑄鐵性能主要途徑有如下幾個(gè)方面：控制金相組織，合理選擇化學(xué)成分，合金化，改善金屬爐料，過熱鐵液，孕育處理。
1試驗(yàn)方法
1 .1配料方法的確定
在原來生產(chǎn)普通灰鑄鐵的條件下增加廢鋼的加入量，降低投爐爐料的含碳量，使?fàn)t料的碳量在1.8%-2.1%之間，主要靠鐵液在過熱區(qū)過熱時(shí)增碳，使碳含量控制在一定范圍，產(chǎn)這樣增加的石墨碳細(xì)小，爐料中的投爐硅含量控制在2.0%-2.2%之間。
1 .2配料：
1 .3鑄件的化學(xué)成分的確定
化學(xué)成分設(shè)定：碳作為鑄鐵中含量最多的化合元素之一，它的數(shù)量、生成方式、存在形態(tài)等因素直接影響鑄鐵的性能。我廠的生產(chǎn)方式是樹脂砂造型、沖天爐熔煉，對(duì)于生產(chǎn)厚大鑄件難度較大。樹脂砂保溫性能好，散熱條件差·由于鑄件凝固時(shí)間長(zhǎng)，基體組織中石墨易生成及長(zhǎng)大，導(dǎo)致鑄鐵性能下降。配料采取加大廢鋼量、減少原始石墨的數(shù)量，使熔化過程中的滲碳石墨大量進(jìn)入鐵液、增加共晶團(tuán)數(shù)量，從而抑制石墨的長(zhǎng)大。硅是促進(jìn)石墨化元素，作為孕育劑使用時(shí)起到異質(zhì)核心的作用，從成本的角度考慮，減少爐后投爐量、增大孕育量。錳在鑄鐵中起固容強(qiáng)化作用，但過多則增大鑄件斷面敏感性。采用低碳、高硅、中錳的原則，初步確定化學(xué)成分見表2：
1. 5生產(chǎn)設(shè)備
采用10噸兩排大間距冷風(fēng)沖天爐，出爐溫度控制在1500-15200C，鐵焦比為8：1，風(fēng)量控制在90-100e/min，風(fēng)壓控制在：13-14KPa。
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2試驗(yàn)結(jié)果和分析
2.1力學(xué)性能分析
灰鑄鐵的基體通常由珠光體和鐵素體組成?；w雖然是灰鑄鐵力學(xué)性能的根本，但其作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)抵不過石墨片的割裂作用;除硬度外，強(qiáng)度、塑性、彈性等性能主要決定于石墨。為了進(jìn)行試驗(yàn)分析，用澆注鑄件的同一包鐵水澆注中30試棒，然后進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，其力學(xué)性能結(jié)果見表4。
從表4可以看出，低應(yīng)力灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度在硅保持在一定范圍內(nèi)時(shí)，隨碳含量增高有降低趨勢(shì)，試棒硬度基本沒有什么變化。鑄件材質(zhì)要求HT300,從表4可以看出鑄件的抗拉強(qiáng)度達(dá)到材質(zhì)要求，滿足了鑄件抗拉強(qiáng)度要求。
2.2顯微組織分析
C促進(jìn)石墨化，C增加使枝晶間石墨粗大，共晶團(tuán)粗大：Si強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化，消除晶間石墨，減少共晶團(tuán)，強(qiáng)烈促進(jìn)鐵素體;MnO. 8%-1. 2%,穩(wěn)定細(xì)化珠光體，提高強(qiáng)度、硬度。Mn>1. 2%，易在晶界析出二次滲碳體：，降低強(qiáng)度，增大變脆。
由圖1中的相組織可以看出，控制鑄件的含C量，增加廢鋼量，使石墨長(zhǎng)度減小，使枝晶間石墨細(xì)化，共晶團(tuán)細(xì)小;控制Si含量在1.9%-2.2%，硅在基體組織中起固溶強(qiáng)化的作用，在晶間形成間隙固溶體，增加鐵素體，但并不降低鑄件硬度;由于硅的增加，使鑄件組織中沒有滲透體等硬化相，切削加工性能良好。鑄件內(nèi)應(yīng)力減到最小，鑄件不變形，得到客戶的好評(píng);由于少了時(shí)效處理的過程，大大縮短了生產(chǎn)的周期，節(jié)約了資金，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
3結(jié)論
(1)通過試驗(yàn)：在采取低碳、高硅，適當(dāng)孕育、沒有采用合金化的條件下，改變鍺材質(zhì)，控制碳含量、增加硅加入量，在無白口情況下，鑄件抗拉強(qiáng)度滿足牌號(hào)要求，完全能滿足鑄件性能要求。
(2)由于新材質(zhì)無白口，熱裂傾向大大降低?？s短鑄件保溫時(shí)間，打箱時(shí)間由原來的24小時(shí)，降低到現(xiàn)在的12小時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。
(3)經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，鑄件加工性能良好。
(4)低應(yīng)力灰鑄鐵材質(zhì)試驗(yàn)成功，給現(xiàn)在的生產(chǎn)提供了新的思路，具有實(shí)際指導(dǎo)意及推廣應(yīng)用價(jià)值。
