鑄態(tài)高強(qiáng)度高塑性球墨鑄鐵的技術(shù)要點(diǎn) 1、生產(chǎn)鑄態(tài)高強(qiáng)度高塑性球鐵是一個(gè)系統(tǒng)工程。每一道工序都要有一個(gè)明確的 目標(biāo)，并加以嚴(yán)格的控制，不能單一的靠合金化來(lái)調(diào)節(jié)珠光體和鐵素體的比例， 來(lái)細(xì)化珠光體和強(qiáng)化基體。不然就算合金加入量大，也生產(chǎn)不出來(lái)這種高端鑄件， 性能不會(huì)穩(wěn)定。要從爐料開(kāi)始，注意熔化工藝、球化工藝和孕育工藝，和傳統(tǒng)球 鐵工藝相比。要特別注意爐料中有害微量元素的控制，提升球化等級(jí)，加強(qiáng)孕育 進(jìn)行預(yù)處理，使鑄件沒(méi)有影響性能的內(nèi)部缺陷。尤其是影響伸長(zhǎng)率的縮松。文獻(xiàn) 16 很好地說(shuō)明了這一問(wèn)題。他們?cè)谏a(chǎn) QT700-10 時(shí)，配料中的合金化程度是非 常低的，Cu 的加入量只有 0.2-0.4%,而 No.7 為 0.73-0.78%.他們的性能結(jié)果基 本是相同的。當(dāng)然 No.8 是采用鐵型覆砂，而 No.7 與粘土砂生產(chǎn)，前者在生產(chǎn)上 有優(yōu)勢(shì)，但前者不靠合金化，而是追求球化級(jí)別和晶粒細(xì)化達(dá)到極致來(lái)提升球鐵 的機(jī)械性能的思路是可取的。這也是我在前面向大家介紹，并要大家關(guān)注球化率、 球數(shù)、純凈度等的原因。 2、關(guān)于采用高純生鐵的問(wèn)題，如果我們生產(chǎn)低溫球鐵，高 Si 球鐵和大鍛面高端 球鐵在配料中，采用高純生鐵的思路可以說(shuō)是正確的，國(guó)外也是這樣做的。但對(duì) 于鑄態(tài)高強(qiáng)度、高塑性球鐵來(lái)講，是否一定要強(qiáng)調(diào)用高純生鐵，我想是不一定。 我上面列舉的 9 家生產(chǎn)鑄態(tài) QT800-5 和 QT700-10 的企業(yè)中，只有北京菲美德一 家公司是采用了高純生鐵，其他公司大都采用優(yōu)質(zhì) Q10,或 Q12 生鐵，而 No.9 采 用自行車(chē)車(chē)架鋼管廢料，很少用生鐵，只要控制。應(yīng)當(dāng)都能滿(mǎn)足問(wèn)題。尤其是輕 量化，薄壁化后的鑄件！大都壁厚在 20mm 以下，在加強(qiáng)孕育球數(shù)增加后，合金 元素，尤其是一些正偏析元素，在晶界偏析影響程度減輕，因此用優(yōu)質(zhì)的 Z10
或 Z12 鑄造生鐵是有可能的。 3、關(guān)于鐵素體比例問(wèn)題，文獻(xiàn) 6 指出，為了保證 QT800-5 的伸長(zhǎng)率，該鑄態(tài)球 鐵的鐵素體比例應(yīng)當(dāng)控制在 10-20%范圍內(nèi)是適當(dāng)?shù)模谴蟛糠制髽I(yè)，在生產(chǎn) QT800-5 時(shí)維持了這一比例。但也有的企業(yè)鐵素體量只有 5-10%,如江蘇萬(wàn)力機(jī)械 股份有限公司。他們的珠光體含量大都在 95%.雖然伸長(zhǎng)率可能也合格，但處在 合格的底限，因此維持鐵素體在 10-20%在大概率下是正確的，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持。但從 上述 9 家企業(yè)中，可以看到在成分差不多的情況下伸長(zhǎng)率還是有很大差別的。 QT800-5 來(lái)看，波動(dòng)范圍在 5.4 至 9 之間。因此，我想對(duì)比較難以控制的伸長(zhǎng)率 來(lái)說(shuō)，除了注意控制鐵素體含量外，還必須要特別注意的是提高鐵液的純凈度， 減少或不用容易形成碳化物，且容易偏析至晶界的那些元素，上表中伸長(zhǎng)率較低 的兩家企業(yè)，除了加 Cu 外，都是加了鉬的，可能是造成伸長(zhǎng)率低的原因。 4、關(guān)于 Cu、Sn、Sb 銅、錫、銻都是珠光體形成元素，單獨(dú)加銅、加錫、加銻都 能獲得 100%的珠光體，對(duì)于特定壁厚的鑄件冷卻速度近似于一定時(shí)，也可以找 出這些元素的合金加入量與鑄件中的珠光體的體積份數(shù)的關(guān)系，因此從提高珠光 體量來(lái)增加鑄件強(qiáng)度和調(diào)節(jié)珠光體和鐵素體的比例來(lái)看好像并無(wú)太大的困難。但 經(jīng)驗(yàn)證明，在鑄態(tài)高強(qiáng)度高塑性的球鐵中，單獨(dú)使用這些元素的作用遠(yuǎn)不如銅加 錫，銅加銻，或者銅加錫加銻的好。如文獻(xiàn)［22]指出，加了銅的球鐵，由于錫 的加入，改變了銅的組織偏析狀態(tài)，銅元素在基體內(nèi)分布變得很均勻，從而改變了組織的均勻性，提高了鑄件的力學(xué)性能，No.9 的河北清河誠(chéng)鑄機(jī)械 配件廠(chǎng)從 2017 年開(kāi)始試制 QT800-5,用在為青島博泰汽車(chē)零部件有限公司生產(chǎn)卡 車(chē)懸架，由于伸長(zhǎng)率不穩(wěn)定，并且屈服強(qiáng)度低于客戶(hù)要求的 550Mpa,而被拒收。 一直到 2020 年元月，在鐵水包內(nèi)加入 0.003%的銻后，增加了球數(shù)，減少了球墨 直徑，提高了球化率，從而提高了機(jī)械性能，使組織得以均勻化，而得以滿(mǎn)意地 解決單加銅的組織不均勻?qū)е律扉L(zhǎng)率不穩(wěn)定，屈服強(qiáng)度低的問(wèn)題。文獻(xiàn)［23]指
出，銅、錫都有穩(wěn)定珠光體的作用，單獨(dú)加時(shí)，錫比銅強(qiáng)，同時(shí)加入銅和錫的作 用極大，如單加 1%的銅時(shí)，抗拉強(qiáng)度為 65kg/m ㎡,比不增加銅提升了 56%,而加 入 2%銅時(shí)，則增加了 58%,當(dāng)同時(shí)加入銅和錫時(shí)，可達(dá)到 77.8kg/m ㎡,即增加了 86%，HB 增加了 66%，伸長(zhǎng)率可達(dá) 2.5-6%。就球化率而言，在有稀土元素存在時(shí)， 看不到這些元素的不良影響，但加銻后，石墨球徑變小了，利用 X 光射線(xiàn)顯微分 析，發(fā)現(xiàn)銻的鑄態(tài)球鐵中，在晶界上可看到偏析，所以銻的加入使沖擊值大為降 低，單加銅和錫，看不到這類(lèi)偏析，所以才認(rèn)為銅加錫更為理想一些，但如果鑄 件發(fā)現(xiàn)石墨球徑大，球數(shù)小時(shí)，加少量的銻是有益處的。 5、關(guān)于 Ni 和 Mo 鎳和鉬都促進(jìn)珠光體從而能增加球鐵的強(qiáng)度。但鎳主要是用在 低溫球鐵上，來(lái)代替一部分硅，而鉬常用在奧鐵體球鐵上，用來(lái)增加厚斷面的淬 透性。我認(rèn)為在生產(chǎn)鑄態(tài)高強(qiáng)度高塑性這種球鐵中，似乎沒(méi)有必要加入鎳和鉬， 一是他們價(jià)格昂貴，可有可無(wú)的情況下，根本沒(méi)有加的必要性。二是鉬是碳化物 形成的元素，并且是正偏析元素，偏析系數(shù)很大，它容易在晶界上形成碳化物而 嚴(yán)重影響塑性，韌性和使鑄件產(chǎn)生縮松，而它的促進(jìn)球光體的作用又低于 Cu 和 Sn，所以從上表 No.3No.6 中可看出，加鉬和加鎳的球鐵，性能上并沒(méi)有比其他 沒(méi)有加這類(lèi)元素的好，所以國(guó)外也有文獻(xiàn)指出，鎳和鉬盡量不加。