根據(jù)球墨鑄鐵的熔煉特性，球墨鑄鐵件容易產(chǎn)生沙眼縮孔缺陷，因此很難實(shí)現(xiàn)無冒口鑄造。 討論了實(shí)現(xiàn)球墨鑄鐵件無冒口鑄造工藝應(yīng)具備的鐵水成分、澆注溫度、冷鐵工藝、結(jié)晶器硬度及撓度、孕育處理、鐵水過濾、鋼坯模量等條件，并采用大量模數(shù)鋼坯和小模數(shù)鋼坯鑄造工藝的例子證明了我的觀點(diǎn)。

球墨鑄鐵的熔化行為

球墨鑄鐵和灰鑄鐵的熔煉方式不同，是由于球墨和鱗片石墨的生長方式不同造成的。

在亞晶界灰鑄鐵中，石墨開始在初生奧氏體邊緣析出后，石墨片的一側(cè)被奧氏體包圍并從奧氏體中吸收石墨而變厚，石墨片的尖端在液體吸收石墨并生長。

在球墨鑄鐵中，由于石墨呈球形，石墨球析出后，石墨球開始吸收周圍的石墨，周圍的液體因w(C)的增加而變成固態(tài)奧氏體包圍石墨球； 因?yàn)槭虮粖W氏體包圍，只能從奧氏體中吸收的碳比較有限，碳在液體中通過固體擴(kuò)散到石墨球的速度很慢，被奧氏體包圍限制了其生長; 所以，雖然球墨鑄鐵的碳當(dāng)量比灰口鑄鐵高很多，但球墨鑄鐵的石墨化比較困難，所以沒有足夠的石墨化膨脹來抵消熔融收縮； 為此，球墨鑄鐵很容易形成砂眼。

另外，石墨球周圍奧氏體層的寬度通常為石墨球直徑的1.4倍，也就是說，石墨球越大，奧氏體層越厚，碳化越困難在液體中通過奧氏體轉(zhuǎn)移到石墨球。 大的。

低硅球墨鑄鐵易結(jié)白的根本原因也是球墨鑄鐵的熔煉方法。 如前所述，由于球墨鑄鐵石墨化困難，石墨化形成的結(jié)晶熱容量不足以釋放到型腔中，使過冷度降低，在石墨析出之前就產(chǎn)生了氮化物。 據(jù)悉，球墨鑄鐵的快速衰退也是造成過冷的原因之一。

無冒口球墨鑄鐵的鑄造條件

從球墨鑄鐵的熔煉特性不難看出，實(shí)現(xiàn)球墨鑄鐵件的無冒口鑄造難度更大。 筆者根據(jù)本人多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對球墨鑄鐵實(shí)現(xiàn)無冒口鑄造工藝所需要的條件做了一些總結(jié)，在此與各位同仁分享。

鐵水成分的選擇

碳當(dāng)量 (CE)

在相同條件下，微小的石墨在鐵水中易溶解，不易長大； 隨著石墨的長大，石墨的生長速度也變快，因此使鐵水在晶界之前形成初生石墨，對促進(jìn)晶界的熔化石墨化是極為有利的。 只有含有晶界成分的鐵水才能滿足這樣的條件，但CE值太低，使石墨在晶界熔化之前就長大，當(dāng)石墨長大到一定尺寸時(shí)，開始上浮下來，形成石墨懸浮缺陷。 此時(shí)石墨化引起的體積膨脹只會引起鐵水液位升高，對鋼坯的焊接沒有意義，但由于石墨在液態(tài)下吸收了大量的碳，會導(dǎo)致鐵水液位升高。而是在晶界熔化。 α中少量的w(C)不能形成足夠的晶界石墨，因此不能抵消晶界熔化引起的收縮。 實(shí)踐證明，將CE值控制在4.30%~4.50%最為理想。

硅 (Si)

一般認(rèn)為，在Fe-C-Si合金中，Si是石墨化元素，w(Si)含量高有利于石墨化膨脹，可以減少砂眼的產(chǎn)生。 很少有人知道Si限制晶界的熔化和石墨化。 因此，無論從熔焊的角度，還是從避免破碎球形石墨的形成的角度，只要通過加強(qiáng)孵化等措施可以避免白孔的形成，w(Si)的用量應(yīng)該是盡可能減少。

碳 (C)

在CE值合理的情況下，應(yīng)盡可能增加w(C)的量。 事實(shí)證明，球墨鑄鐵的w(C)含量控制在3.60%~3.70%，鋼坯的收縮率最小。

硫 (S)

S是限制石墨球化的主要元素。 球化處理的主要目的是去除S。但球墨鑄鐵的快速下降與w(S)含量低有直接關(guān)系； 因此，適當(dāng)?shù)膚(S)含量是必要的。 w(S)的添加量可以控制在0.015%左右，通過MgS的成核作用可以減少石墨的核心顆粒，從而減少石墨球的數(shù)量，減少衰變。

鎂 (Mg)

Mg也是限制石墨化的元素，所以在球化率能達(dá)到90%以上的前提下，Mg越低越好。 在原鐵水中w(O)和w(S)含量不高的情況下，殘余w(Mg)含量可控制在0.03%～0.04%，最為理想。

其他元素

所有阻礙石墨化的元素如Mn、P、Cr應(yīng)盡可能低。

注意Ti等微量元素的影響。 當(dāng)w(Ti)含量低時(shí)，它是一種強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素。 同時(shí)，Ti是產(chǎn)生晶粒的元素，是影響球化和促進(jìn)蠕蟲狀石墨形成的元素。 因此，w(Ti)的量控制得越低越好。 . 筆者所在的公司曾經(jīng)有非常成熟的無冒口鑄造工藝。 由于一時(shí)缺乏原料，采用了w(Ti)含量為0.1%的生鐵。 生產(chǎn)出來的鑄鋼不僅表面有縮孔，而且加工后內(nèi)部還集中。 型沙眼。

事實(shí)上，純原料有利于提高球墨鑄鐵的自熔焊接能力。

3個(gè)

鑄造溫度

實(shí)驗(yàn)表明，球墨鑄鐵鑄造溫度從1350℃到1500℃對坯料的縮孔量無明顯影響，但沙眼的形狀逐漸由集中向分散變化。 石墨球的規(guī)格也隨著鑄造溫度的降低而逐漸增大，石墨球的數(shù)量逐漸減少。 因此，無需批評鑄造溫度高。 只要型腔硬度足以抵抗鐵水的靜壓力，鑄件溫度就可以高一些。 型腔被鐵水加熱，降低晶界熔化時(shí)的過冷度，使石墨化有足夠的時(shí)間進(jìn)行。 但澆注速度應(yīng)盡可能快，以盡量減少鑄型內(nèi)鐵水的溫差。

冷鐵

根據(jù)筆者使用冷熨的經(jīng)驗(yàn)和上述理論分析，說冷熨可以去除沙眼缺陷是不準(zhǔn)確的。 一方面，局部使用冷鐵（如打孔部位）只能轉(zhuǎn)移沙眼，不能去除沙眼； 降低型腔硬度而不是冷鐵可減少液體或晶界熔化收縮。 事實(shí)上，冷鐵用量過多，會影響石墨球的生長和石墨化程度，反而會減緩收縮。

型腔硬度和撓度

由于球墨鑄鐵多選用晶界或晶界成分，鐵水在型腔內(nèi)冷卻到晶界溫度的時(shí)間較長，即型腔承受鐵靜水壓力的時(shí)間比晶粒長邊界組件。 灰口鑄鐵更長，型腔更容易形成壓縮變形。 當(dāng)石墨化膨脹引起的體積減小不能抵消液體收縮+熔融收縮+空腔變形體積時(shí)，沙眼的形成是不可避免的。 因此，足夠的型腔撓度和抗壓硬度是實(shí)現(xiàn)無冒口鑄造的重要條件。 實(shí)現(xiàn)無冒口鑄造的覆砂鑄鐵工藝有很多，這就是這一理論的證明。

孵化處理

強(qiáng)大的保溫劑和瞬時(shí)信噪比的后保溫過程，不僅可以賦予鐵水大量的核心顆粒，還可以避免保溫衰退，從而確保球墨鑄鐵具有足夠的石墨在晶界熔化時(shí)結(jié)節(jié)； 越來越小的石墨球減少了液體中C到石墨芯的轉(zhuǎn)移距離，促進(jìn)了石墨化的速度。 大量的晶界在短時(shí)間內(nèi)熔化，可以釋放更多的結(jié)晶熱容量，從而降低過冷度。 避免形成白口，又加強(qiáng)了石墨化膨脹。 所以。 強(qiáng)孵化對提高球墨鑄鐵的自熔焊接能力非常重要。

鐵水過濾

鐵水過濾后，過濾器不僅起到部分氧化和混合作用，而且改善了鐵水的微觀流動性，可以降低微觀沙眼的形成幾率。

鋼坯模數(shù)

因?yàn)殍T態(tài)硬質(zhì)合金球墨鑄鐵需要加入限制石墨化的元素，影響石墨化程度，對鋼坯自熔焊有一定影響。 因此，有報(bào)道無冒口鑄造適用于鑄鐵以下鋼種的球墨鑄鐵。 此外，由鑄鋼形狀和規(guī)格決定的模數(shù)應(yīng)大于3.1厘米。

值得注意的是，長度<50mm的板坯難以實(shí)現(xiàn)無冒口鑄造。

還有資料表明，上述球墨鑄鐵實(shí)現(xiàn)無冒口鑄造工藝的條件是其模量應(yīng)小于3.6cm。