球墨鐵鑄件球化不良、石墨漂浮和夾渣的金相缺陷分析

 在球鐵生產中，往往因處理工藝及原材料等原因，會使鑄件產生各種缺陷，從而影響鑄件的內在質量，降低鑄件的力學性能。

筆者就多年來在球鐵金相分析中所觀察到的球化不良、石墨漂浮和夾渣三種缺陷作一分析，提出防止缺陷產生的辦法，以減少廢品，提高球墨鑄件合格率。

球化不良(1)宏觀特征　球化不良表現在鑄件斷麵上出現芝麻點的黑斑，愈接近鑄件中心，黑色斑點愈密集，隨著球化不良的嚴重程度增加，黑點的直

徑也隨之增大，數量也在增加。

(2)微觀特征　金相觀察為集中分佈的厚片狀石墨，極少量的球狀石墨，且球狀石墨特別圓，見圖1。在厚片狀石墨周圍出現鐵素體組織，這種組織使球鐵的力學性能急劇下降。

 (3)原因分析　形成球化不良的主要原因是球化反應時中間合金數量不夠所造成①合金加入量少;②球化劑數量合適，但鐵水中含硫量高;③鐵水被氧化致使

鎂量燒損而造成球化劑含量不足等原因。

(4)生產中防止球化不良應采取的措施　①球化劑要有足夠的加入量;②在球化處理時，應盡量防止鎂的燒損，提高球化劑吸收率;③嚴格控制原鐵水含硫量，

應選用低硫生鐵;④鐵水溫度應控制在工藝要求范圍內，鐵水溫度過高會產生球化劑燒損過多，溫度過低合金易“結死”，均會產生球化不良。3石墨漂浮(1)宏觀特征　石墨漂浮常出現於鑄件上表麵、試塊邊緣及冒口底部，在斷口上表麵出現一層界限明顯且平整的黑斑。

(2)微觀特征　其石墨聚集，呈開花狀和枝荔狀，有的完全爆裂，見圖2。這種組織嚴重削弱瞭球鐵的力學性能，使材料的強韌性指標明顯下降。 (3)原因分析　產生石墨漂浮的主要原因為碳矽當量過高(碳當量>4.55%)。當碳矽當量超過共晶成分，因澆鑄溫度高，鐵水在凝固前就析出石墨，若液態停留一段時間，此時石墨長大並聚集，由於石墨的密度遠比鐵水輕，聚集石墨易上浮，有時夾雜物也被帶到鑄件的上表麵，從而在鑄件上表麵產生石墨漂浮;在

同等條件下(碳當量相同)，鑄件愈大，澆鑄溫度愈高，冷卻速度越慢，則鐵水在鑄型內保持高溫液態時間長，石墨有足夠的上浮時間，因而石墨漂浮愈嚴重。(4)防止石墨漂浮應采取的措施　①嚴格控制碳矽當量，碳不應超過4%，矽不應超過3%，厚大鑄件的碳矽量應更低;②提高冷卻速度，在壁厚處放置冷鐵等;③加入少量強烈阻止石墨化的元素，如加入鉬可防止石墨漂浮;④嚴格控制稀土元素殘留量。4夾渣 (1)宏觀特征　夾渣分佈於球墨鑄件上表麵及鑄件的死角處，夾渣在斷麵上呈斷續的暗黑色區域或斑點，無金屬光澤。(2)微觀特征　有硫化物(MgS，FeS)及氧化物(MgO，SiO2，FeO，Al2O3)，在夾渣區除有球狀石墨外，還有類片狀石墨，見圖3。夾渣的出現大大的降低瞭球鐵的力學性能，特別是伸長率及

沖擊韌性下降更明顯。(3)原因分析　鐵水中硫含量和殘餘鎂量過高，加之澆鑄溫度過低，形成瞭夾渣缺陷。(4)防止產生夾渣的措施　可采用降低鐵水中硫含量(硫含量應控制在0.03%～0.04%)及殘留鎂量≤0.05%;控制足夠的稀土量、提高澆鑄溫度(≥1300℃)，使熔渣易於上浮，減少夾渣;球化處理後須多次扒渣，以免非金屬夾

渣物留在鐵水中造成夾渣。此外，在澆鑄時，減少鐵液在空氣中停留的時間，以免鐵液流在澆鑄時產生氧化而生成二次渣的機會。5結論對上述生產中出現的球化不良、石墨漂浮和夾渣三種球鐵金相缺陷，通過采取相應地措施，控制各種缺陷的產生，減少廢品，提高瞭球墨鑄件的內在質量。

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