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热处理之球墨铸铁 球墨铸铁热处理( 二 )


由于这种孕育剂含有铈和钙，生成的硫化物、氧化物和硫氧化合物稳定性好 。用于球墨铸铁时，可在加镁前作为预处理剂加入 。加镁后，大部分还能维持，不会被镁降低 。
由于这种孕育剂含有硫和氧，即使在加镁后加入，铁水中硫和氧的含量很低，也能形成硫化物、氧化物和硫氧化合物作为石墨的外晶核 。因此，也可用于球化处理后的铸造过程中的瞬时孕育 。
含有硫和氧 。铈钙孕育剂的应用
化学成分如表1所示的含硫、氧、铈、钙等元素的孕育剂(以下简称新孕育剂)可用于球化处理前的预处理，也可用于铸造时的瞬时孕育 。
1.用于预处理
为了在新孕育剂的应用中获得最佳效果，必须采用适合其特点的处理方法 。目前看来，三步处理法(即预处理、球化和孕育)是有效的 。
在加入镁进行球化处理之前，用一种新的孕育剂对铁水进行预处理 。引入的铈和钙不仅与孕育剂本身中的硫和氧结合形成化合物，而且与铁水中的硫和氧反应，进一步脱氧和脱硫 。这两个条件对石墨的球化非常有利 。
用于预处理的孕育剂的量根据所需的铈来计算 。理论上，如果不考虑温度和压力等外部条件，铈的加入量主要由两个因素决定:
与硫和氧形成稳定化合物所需的量；
与有害元素如钛、铅和铋结合或形成金属间化合物所需的量 。
在实践中，很难准确掌握上述两方面的信息，而且有害元素的含量往往是多变的，其在铁水中的状态也是未知的 。但生产条件下的实验表明，一般情况下，以新型孕育剂为载体，铈的加入量为0.002 ~ 0.006% 。
球墨铸铁中的铋会破坏石墨的形状，通常被认为是有害元素 。但当孕育剂中含有铈时，铈和铋结合可形成大量晶核，使石墨球细化 。对于要求低温冲击韧性的铁素体球墨铸铁(如QT 400-18L)，在加入含铈孕育剂的同时加入少量铋是非常有利的 。如果必须添加铋，可以使用含铋的稀土硅铁合金，合金用量按添加0.001 ~ 0.002%铋计算 。
预处理后，应对铁进行球化和孕育处理 。
铁水预处理不仅由于硫和氧含量的减少而减少了镁的量，还有另一个促进石墨球化的因素，即铁水与石墨界面的表面张力大大增加 。铁水的表面张力也是影响石墨球化的重要因素之一 。为了在球化过程中析出石墨，铁水和石墨界面的表面张力必须非常高 。溶解在铁中的硫和氧是降低其界面表面张力的重要因素 。经过预处理后，孕育剂中的铈和钙可以将铁水中的硫和氧脱除到很低的程度，几乎可以使表面张力增加一倍 。因此可以减少球化处理时镁的加入量，残余镁含量在0.03%以下仍能保持正常的球化 。
经过预处理和加镁后，铁中仍有一定的氧含量，需要进行孕育处理，以保证石墨球的数量和圆度 。在此条件下，75硅铁可用作孕育剂 。
2.用于瞬时接种
球化孕育后的铁水如果长时间放置，其形核能力会大大减弱，导致铸件出现各种质量问题 。如果在浇注过程中采用一种新的孕育剂对信息资源网进行瞬时孕育，会产生很强的形核作用 。此外，试验结果表明，使用该孕育剂可使石墨球的尺寸有大有小，且呈双峰分布，有助于减少缩松缺陷 。
这里有一些国外应用的例子来说明治疗的效果 。
(1)随着石墨球的增加，厚断面铸件的效果尤为明显 。
某铸造厂制造不同厚度的板状铸件，用感应炉熔炼，浇注时瞬间随流孕育 。使用含锶(Sr)的原始孕育剂，然后使用具有表1所示组成的新孕育剂 。在更换孕育剂之前和之后，在不同厚度的铸件上测量的石墨球数量如表2所示 。

从表2中可以看出，无论铸件的壁厚如何，使用新型孕育剂的铸件组织中的石墨球数量都多于使用含锶孕育剂的铸件组织中的石墨球数量 。
另外值得注意的是，使用新型孕育剂时，40mm厚铸件的石墨球数量多于5mm厚铸件，说明铸件共晶凝固过程中存在二次形核，这也是石墨球呈双峰分布的原因 。
采用新型孕育剂后，孕育剂用量大大减少，铸件缩孔缺陷减少 。
(2)薄壁铸件的影响
在铸造厂，感应炉用于熔炼，含硅、锆、锰和钙的孕育剂用于随流瞬时孕育 。常见的问题是形状复杂的球墨铸铁薄壁出现碳化物，而热点由于收缩而疏松 。
采用新型孕育剂随流孕育后，薄壁处的碳化物被消除，厚壁处的微气孔也大大减少 。生产中废品率明显降低，孕育剂用量减少25% 。

(3)厚壁铸件的影响
在一个以厚断面球墨铸铁件为主的铸造厂，用感应炉熔炼，用覆盖法球化 。铸件的质量问题主要是石墨漂浮、偏析、石墨畸形和缩孔缺陷 。之后采用浇包法进行瞬时孕育，并将含钡孕育剂与新型孕育剂进行对比 。


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