高強度灰鑄鐵(HT300)研究

摘要:雖然人類掌握灰鑄鐵的熔煉技術已有好幾千年的歷史，但是在如何提高其強度和力學性能方面，我們仍然有很多工作要做。在探尋企業在有效控制產品成本的前提下，穩定高效的生產高強度、高使用性能的灰鑄鐵的方法，提高產品的市場適應力，增強企業的市場競爭力。

關鍵詞:高強度灰鑄鐵;鑄造;熔煉工藝

中圖分類號:TB

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)13-0369-01

0 前言

隨著公司市場開發拓展，越來越多的高技術質量要求的鑄造產品納入公司的生產序列。在有效控制生產成木的前提下，如何穩定高效的獲得高強度灰鑄鐵，滿足顧客的定貨要求，是我們一個研究課題，本文敘述了在電爐熔煉的條件下，高強度(HT300)灰鑄鐵的生產技術。

1 目標

在盡量保持原有的熔煉工藝基礎上，通過綜合運用現有的熔煉技術，達到細化灰鑄鐵中的石墨，適當增加灰鑄鐵中珠光體含量，形成碳化物以提高灰鑄鐵的機械性能，使其抗拉強度達到300N/mm2，并將三角試片白口寬度控制在4mm以下，防止“白口”現象的發生，以保證產品的質量。

2 面臨的問題

我們廠生產的灰鑄鐵件主要牌號足HT200和HT250，無法生產抗拉強度達300N/mm2到合格的HT300產品。主要原因是鑄件內部珠光體含量少，石墨多數成片狀，從而分割基休，在石墨尖角處且易造成應力集中，形成了許多微小裂紋，使灰鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性遠低于鋼，因此降低了鑄件的機械性能。

3 分析

影響材料性能的因數有:

3.1 碳當量對材料性能的影響

決定灰鑄鐵性能的主要因素為石墨形態和金屬基體的性能。當碳當量(CE=C+1/3Si)較高時，石墨的數量增加，在孕育條件不好或有微量有害元素時，形成大量片狀石墨。這樣的石翠會大大降低灰鑄鐵的強度。在材料中珠光體具有好的強度、硬度，而鐵素體則質底較軟而且強度較低。當隨著C、Si的量提高，會使珠光體量減少，鐵素體量增加。因此，碳當量的提高將在石墨形狀和基體組織兩方面影響鑄鐵鑄件的抗拉強度和鑄件實體的硬度。在熔煉過程控制小，碳當量的控制是解決材料性能的一個很重要的因素。

3.2 合金元素對材料性能的影響

在灰鑄鐵中的合金元素主要是指Mn、Cr、Cu、Sn、Mo等促進珠光體生成元素，這些元素含量會直接影響珠光體的含量，同時由于合金元素的加入，在一定程度上細化了石墨，使基體中鐵索體的量減少甚至消失，珠光體則一定的程度上得到細化，使鑄鐵有較高的強度性能。在熔煉過程控制中，對合金的控制同樣是重要的手段。但人為過多添加合金元素，對成本的控制有較大的負面影響。

3.3 微量元素對材料性能的影響

以往我們在熔煉過程中只注意常規五大元素對鑄鐵材質的影響，而忽略其它一些微量元素的作用。眾多微量元素對石墨形態的影響往往是無法預測的，從而導致形成的珠光體量的不確定，最終影響灰鑄鐵性能的。所以在配料過程中應考慮微量元素的影響。

4 解決方法

對實際生產中影響低灰鑄鐵強度一些主要問題，進行因果分析。并根據反復測試，對原材料、操作、方法等方面實行整改措施。具體操作落實到工作人員、檢查人員，以保證解決方案的順利實施。

4.1 嚴格管理原材料

為了確保投入原料內各種元素含量的穩定性，對原材料的采購進行定點訂購，從而達到穩定熔煉配料，同時認真做好原材料進廠時的成分化驗檢驗工作，避免由于原材料變化引灰鑄鐵性能變化而發生不良品產生的情況。

4.2 確定最佳的配料方案

通過計算，確保各原料最佳的加入比例:廢鋼25%;新生鐵30%;回爐鐵20%;留用鐵水為25%，使原鐵水的化學成保持相對穩定。

4.3 強化熔煉工藝，規范投料順序

嚴格按照規程順序操作:留用鐵水——廢鋼——熔劑——新生鐵——回爐鐵——硅錳鐵——除渣——增碳劑——合金——陳渣。

4.4 爐前控制

對每爐鐵水試樣做好及時地光譜分析，根據實際情況及時調整原料和輔料的投放量，保證鐵水成分的穩定:同時做好濕型三角試片檢測，保證原鐵水白口寬度一般控制在4毫米以下。

4.5 嚴格控制過程溫度

在實際測試中發現，出鐵水最佳溫度應控制在1500℃-1520℃之間，澆鑄溫度應控制在1470℃-1490℃之間。

4.6 確定合理的合金加入量

經過多次反復調整，最終確定合金:(銅)按0.9%加入:氮化鉻與孕育劑(鍶硅)按0.3%:0.6%加入，鐵水的含碳量控制在C=3.30(%)-3.35(%)之間，含硅量控制在Si-1.70(%)-1.90(%)之間，此時鑄件的抗拉強度仍可達到320N/mm2以上，同時鐵水的流動性好，鑄件的各項性能指標都表現良好。

5 實施效果

通過調整合金加入量，不僅叫可以在鐵水共析轉變時顯著地穩定和部分細化珠光體，而且能促進碳化物形成，減少片狀石墨對基體的切割作用，同時適當增加共晶團數和促進細片珠光體的形成，有效的提高了灰鑄鐵的強度。