灰铁铸件的生产工艺分析(全文)

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摘要：本文分析了中频炉熔炼生产灰铁铸件的工艺过程。讨论如何通过合理控制铁水成分、选择合适的孕育剂和孕育方法，生产出符合标准要求的合格床身铸件。

关键词：灰铸铁；成分；孕育剂；性能

中图分类号：TG255 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20150733210

我国灰铁铸件生产必须满足国家标准GB9439-88的性能指标。灰铁的耐磨性、减震性和切削加工性好，所以非常适合于制造床身结构件。机床床身的关键件的牌号往往选用HT300以上，而高牌号灰铸铁往往需要选择合理的成分和孕育处理才能够保证在铸态下满足性能要求。本文采用树脂砂铸造，通过试验分析HT300床身铸件的生产过程。

1 性能要求

根据国标GB9439-88，HT300的力学性能指标如下：铸件厚度80～150mm时，辅助试块最小抗拉强度≥210Mpa，布氏硬度190～240HB。

2 化学成分的选择

成分选择是生产孕育铸铁的关键，它不但决定材料的力学性能，而且也会对灰铁的铸造性能产生影响。在灰铁床身件生产过程中，主要考虑以下几种元素。

2.1 碳、硅

碳、硅都是促进石墨化元素。提高碳当量会促使石墨变粗，强度和硬度下降；降低碳当量可以减少石墨，细化石墨，但碳当量过低，导致铸造性能下降，出现断面敏感性增大等问题，所以碳当量必须综合考虑。在碳当量较低时，适当提高硅碳比，强度提高，较少白口倾向，切削性能改善，但同时注意过高的硅碳比可能会出现缩松渗漏的倾向和珠光体数量减少的现象。故含碳量可选择为2.8%～3.2%，硅控制在1.5%～1.8%。

2.2 锰、硫

锰和硫本身都是稳定碳化物。两者共同存在时，会结合成MnS化合物，以颗粒状分布于基体中，故锰可以减少硫的危害。锰还能细化珠光体，且对含硫量的控制有益处。故锰的含量可以控制在较高的范围1.0%～1.2%。

3 原材料的选择

3.1 熔炼及炉料

试验选用中频感应炉熔炼。熔炼温度的提高有利于提高流动性、铁液的纯净度提升、获得健全的铸件。此临界温度根据试验经验，选择在1480～1500℃之间。灰铸铁的炉料由新生铁、废钢、回炉料、硅铁和锰铁组成。

3.2 孕育剂选用

中频感应炉熔炼更容易形成白口。孕育剂可以促进石墨化，减少白口倾向，并且改善断面均匀性，控制石墨形态，对铸件的性能提高有利。但生产中不是量大孕育效果就好，过多地使用孕育剂并不会带来更大的孕育效果，反而浪费孕育剂、降低铁液温度、增加铸件的缺陷和成本。通过试验选定孕育剂的加入量为铁液质量的0.4%。

4 孕育处理

采用出铁槽孕育。在出铁时，采用手工、孕育剂料斗把75SiFe孕育剂加到出铁槽的铁液流当中。为防止孕育衰退，在浇铸过程中采用浇杯孕育。把孕育剂颗粒放入浇杯中，铁液进入浇杯，使孕育剂熔解后进入铸型。这种方法孕育剂颗粒易浮起，容易造成浪费，但这种方法孕育后铁液立即进入铸型，基本无衰退。通过以上两次孕育，效果比较好，炉前三角试片检验无白口现象。

5 试验结果

根据国标GB9439-88，用冷却条件和本体相似的辅助试块加工成试样检验成分及力学性能。试验结果如下：

试样1：2.88%C、1.45%Si、0.95%Mn、0.07%P、0.056%S；抗拉强度258Mpa、布氏硬度HB229；石墨为AE型兼少量C型，石长5级，点、块状磷共晶

布氏硬度HB226。石墨A型兼少量C型，石长5级，点、块状磷共晶

从试验结果来看，在含碳量相对较低、适当的硅碳比和较高的含锰量的情况下，同时采用合理的孕育工艺，生产出来的铸件性能符合国家标准要求。

6 结束语

生产高牌号机床灰铸铁件时，铸件化学成分的选择是基础，合理的孕育起到保证作用。试验数据表明，成分选择C约3.0%，Si约1.5%，Mn约1.0%，CE约3.6%，Si/C约0.5，采用出铁和浇杯孕育处理，机床灰铸铁件性能够稳定达到国标要求，且加工性能良好。采用两次孕育，防止孕育衰退，减少共晶石墨和共生铁素体的形成，以获得中等大小的A型石墨。

参考文献

[1] 于建平.铸态高强度、高伸长率球墨铸铁的生产[J].热加工工艺，2010（11）：1401-1403.

灰铁铸件的生产工艺分析

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