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熔炼灰铁质量中化学成分的影响
2020-6-29 阅读(717)
碳和硅是强烈促进石墨化元素，C、Si 偏高，会导致石墨粗化、铁素体量增多、珠光体量减少， 铸铁的强度和硬度下降。铸铁基体的强度是随珠光体量的增加而提高的,因此，在高强度灰铁中，C、 Si 含量应在一定范围内适当降低，在保证获得灰口的同时，有利于细化石墨、促进形成珠光体、提 高力学性能。碳当量 CE 和 Si／C 比显著地影响灰铁的组织和性能，选定适当的 CE 和 Si／C 比，对 改善铸铁的组织、提高铸铁的性能是有利的。CE 是影响灰铁铸件内在质量的主要的因素，CE 提 高可大大改善铸铁的铸造性能，减少白口、缩孔、缩松和渗漏缺陷，降低废品率，这一点对于薄壁 铸铁件尤为重要。但 CE 过高，石墨析出数量增加，铁素体化倾向明显，会降低铸件的抗拉强度和 硬度，铸件厚壁处因冷却速度慢，易产生晶粒粗大、组织疏松缺陷；如果 CE 过低，铸件薄壁处易 形成局部硬区，导致加工性能变差。因低 CE，灰铁组织中易出现共晶莱氏体及 D、E 型过冷石墨， 致使铸造性能降低、铸件断面敏感性增大和内应力增加、硬度上升。适当的提高 Si／C 比，可提高 铸铁的强度，改善铸铁的切削加工性能。在相同的条件下，不同的 Si／C 比能使铸铁的力学性能和 组织产生较大的差异。当 CE 一定时，Si／C 值从 0.6 提高到 0.8，灰铁的强度和硬度出现峰值；当 Si／C 值一定时，灰铁的强度和硬度随 CE 的增大而降低。在生产现场严格控制 CE 的同时，应选择 和控制适宜的 Si／C比。中频炉熔炼灰铁的 CE应高于冲天炉 0.3%左右， C含量应高于冲天炉约 0.1%， 并控制Si／C 比在 0.6~0.7 附近，使铸铁保持合适的硬度和较高的抗拉强度。
锰和硫是稳定珠光体、阻碍石墨化的元素，锰能促进和细化珠光体，锰量增加可提高铸铁的强度和硬度以及组织中的珠光体含量，锰能促进生成和稳定碳化物，并能抑制 FeS 的产生。锰还和硫 形成高熔点的化合物作为异质形核，细化晶粒，所以锰在高牌号灰铁中使用量加大。但锰量过高， 又影响铁水结晶时形核，减少共晶团数量，导致石墨粗大，并产生过冷石墨，又会降低铸铁的强度。硫在灰铁中属于限制元素，适量的硫在石墨的生核和成长中起积极而有益的作用，可以改善灰铁的 孕育效果和机加工性能。中频炉熔炼灰铁，为了确保孕育效果，一般要求 w(S)≥0.06%，S 含量适 当提高，能改善石墨形态、细化共晶团，使片状石墨长度变短、形状变弯曲、端部变钝，减弱石墨 对基体的割裂破坏作用，从而提高铸铁的性能。所以，硫在灰铁中不是越低越好。而磷在灰铁中一般是有害元素，易在晶界形成低熔点的磷共晶，造成铸铁冷裂。因此，在灰铁中通常磷越低越好， 对于有致密性要求的铸铁件，磷量应低于 0.06%。
在实际生产中，应根据灰铁铸件的牌号、壁厚、结构复杂程度等因素优化化学成分设计，严格控制各元素的波动范围，这对于保证灰铁铸件的质量和性能非常关键。(摘自《电炉炼钢》)
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2020年6月29日
