铸　造　ＦＯＵＮＤＲＹ　Ａｕｇ．２０１１　ＶＯ１．６Ｏ　ＮＯ．８　

铸态高强度高韧性球墨铸铁的生产技术　丁陈民，李永红，刘　红　（安徽神剑科技股份有限公司，安徽合肥２３００２２）　

摘要：简要总结了生产铸态高强度高韧性球墨￣＠ＱＴ５９０．１０材质的控制要点。在合理设计化学成分的基础上，加入　Ｏ．２％～０＿３％Ｃｕ和０．０２％～０．０３％Ｓｎ可以使铸态球墨铸铁的珠光体达到７０％。选择合适的球化剂和孕育剂，控制处理工艺以　强化球化和孕育效果，使产品不经热处理能达．￣ＯＱＴ５９０一ｌ０的要求。　

关键词：铸态ＱＴ５９０．１０；珠光体；化学成分；球化处理；孕育处理　中图分类号：ＴＧ２５５文献标识码：Ｂ文章编号：１００１—４９７７（２０１　１）０８—０７８８—０３　

Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ａｓ－－Ｃａｓｔ　Ｈｉｇｈ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ　Ｄｕｃｔｉｌｅ　Ｉｒｏｎ　

ＤＩＮＧ　Ｃｈｅｎ—ｒａｉｎ，ＬＩ　Ｙｏｎｇ—ｈｏｎｇ，ＬＩＵ　Ｈｏｎｇ　（Ａｎｈｕｉ　Ｓｈｅｎｊｉａｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ　，Ｌｔｄ．，Ｈｅｆｅｉ　２３００２２，Ａｎｈｕｉ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｐｏｉｎｔｓ　ｔｏ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ｈｉｇｈ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ　ａｓ．ｃａｓｔ　ｄｕｃｔｉｌｅ；ｒｏｎ　ｍａｔｅｒｉａＩ　ＱＴ５９０．１　０　ｗｅｒｅ　ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｃｈｅｍｉｃａＩ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ．　ｔｈｅ　ｐｅａｒｌｉｔｅ　ｆｏｒｍｅｄ　ｉｎ　ａｓ—ｃａｓｔ　ｄｕｃｔｉｌｅ　ｉｒｏｎｓ　ｃａｎ　ｒｅａｃｈ　７０％ｂｙ　ａｄｄｉｎｇ　０．２％．０．３％Ｃｕ　ａｎｄ　０．０２％．０．　０３％Ｓｎ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｃａｎ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ＱＴ５９０—１　０　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｂｙ　ｃｈｏｏｓｉｎｇ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｎｏｄｕｌｉｚｅｒ　ａｎｄ　ｊｎｏｃｕｌａｎｔ，ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｐｈｅｒｏｉｄｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ＷＯｒｄｓ：ａｓ．ｃａｓｔ　ＱＴ５９０—１　０：ｐｅａｒｌｉｔｅ；ｃｈｅｍｉｃａＩ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｓｐｈｅｒｏｉｄｉｚａｔｉｏｎ；ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ　

随着对合金强化基体组织认识的加深，以及当前　市场对铸件供货周期的缩短，不经热处理，减少中问　环节，生产铸态珠光体球墨铸铁件已是很多铸造企业　优先考虑的生产工艺。我公司生产的ＱＴ５９０　１０材质球　墨铸铁，用于汽车零配件的若干中小铸件。生产中利　用合金成分及工艺控制，不进行后续热处理而直接生　产获得铸态珠光体球墨铸铁，铸态珠光体达７０％，生　产效率高，工艺方法简单，便于操作。性能检测表明　其力学性能及加工性能可稳定达到产品质量技术要求。　根据本公司对生产实践的体会和总结，本文主要介绍　ＱＴ５９０．１０球墨铸铁材质生产中成分控制及处理工艺要　点，以供同行在生产实践中参考。　１化学成分的选择　（１）碳碳能够促进镁的吸收，改善球化、提高　石墨球的圆整度；提高铁液的流动性，减少铸件的缩　松缺陷和缩凹倾向；能够促进石墨化，减小白口倾向；　但是，过高的碳又容易产生石墨漂浮，使铸件综合性　能降低。因此将碳控制在３．５％一３．７％。　（２）硅铸态珠光体球墨铸铁的生产中，通常将ｓｉ　控制在２．０％－２．５％，而为了在保证抗拉强度达￣ＪＪ５９０　ＭＰａ　的基础上，伸长率达到１０％，必须适当提高孕育效果，　增加并细化石墨球。综合考虑，实际生产中将硅含量　控制在２．５％～２．７％【”。　（３）锰锰是稳定珠光体的元素，可以提高球墨　铸铁的强度和硬度。但锰降低塑性和韧性，且易产生　偏析，锰量过多，易在共晶团边界形成化合物，降低　铸件的力学性能，对厚大铸件更为严重。因此我公司　不采用锰作为铸态形成珠光体的元素，将锰含量控制　为＜０．５％。　（４）硫硫与镁、稀土亲和力很强，消耗铁液中　的球化元素，形成ＭｇＳ、ＲＥＳ渣，降低球化率；硫越　高、消耗球化剂越多，因此铁液含硫量高是造成球化　元素残留量少而导致球化不良的主要原因；另外，含　硫量高还容易产生夹渣、皮下气孔、热裂纹等缺陷。　故硫含量控制为＜０．０３％。　（５）磷磷在球铁中溶解度很低，当磷超过某一　含量时，易偏析于共晶团边界形成磷共晶，降低铸件　的塑性、韧性和强度，并且使铸件产生冷裂。因此磷　含量控制为＜０．０６％。　

收稿日期：２０１１一Ｏ３—０１收到初稿，２０１ｌ－０５—２９收到修订稿。　作者简介：丁陈民（１９７７－），男，丁　程师，主要从事铸造工艺设计　亡作。Ｅ－ｍａｉｌ：７３６１２１０１５＠ｑｑ．ｃｏｍ　铸造　丁陈民等：铸态高强度高韧性球墨铸铁的生产技术　（６）镁和稀土铁液中有一定的镁和稀土元素的　残留量才能保证石墨成球。在稀土镁球铁中，镁起主　要球化作用，稀土起辅助球化作用，并起到净化铁液、　抗球化干扰元素的作用。将它们控制在如下范围：　０．０３０％－０．０５％Ｍｇ残、０．０３０％－０．０５％ＲＥ残。　（７）铜和锡　在共晶转变时，铜＋锡促进石墨化，　可减少或消除游离渗碳体的形成；共析阶段促进并细　化珠光体，强化基体组织，提高基体力学性能。铸态　球墨铸铁生产中，以适量的铜进行合金化是控制珠光　体数量的有效措施之一，考虑ＯＴ５９０—１０材质的力学　性能对基体的要求，将铜量控制在小于０．４％范围；有　限的微量合金元素锡可以使石墨球圆整度提高，增加　石墨球数量，加０．０３％左右的锡，可使基体组织中的珠　光体数量明显增加阁。因此，在较高ｓｉ含量的情况下，　合金化的合理设计为：０．２％～０．３％Ｃｕ＋０．０２％～０．０３％Ｓｎ，　可以有效保证铸件在铸态时珠光体达到７０％以上。　２铁液的熔炼　生产中采用３　ｔ中频感应电炉熔炼工艺，使用尽可　能纯净的生铁，生铁中Ｐ、Ｓ、干扰球化元素及各类合　金元素要尽可能低，回炉铁及废钢应尽可能干净，无　砂、铁锈等杂物，以满足对微量杂质的控制要求。铜、　锡是产品性能是否能达到要求的关键，在不利用特殊　专用球化剂、孕育剂的情况下，如何确保合金在铁液　中均匀，是产品质量和性能稳定的基础，考虑到两种　合金在熔炼过程中不烧损，在熔炼前期以合金形式加　人到炉底熔炼，可以确保合金在整炉铁液中的浓度最　大限度的均匀【３＿。原铁液化学成分控制原则：在控制　ＣＥ、Ｃ含量高，Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ含量低的前提下，　炉料配比３．６％～３．８％Ｃ，１．３％～１．７％Ｓｉ。　３球化及孕育处理　３．１球化剂的选用　球化剂的选用与铁液质量有关，原铁液中含硫量　不同，选用含稀土量不同的球化剂，即使是用电炉熔　炼，如果使用的生铁中含硫及其他杂质元素多，原铁　液含Ｓ＞Ｏ．０３％，则选用ＦｅＳｉＭｇ８ＲＥ７的球化剂；含Ｓ＜　０．０３％时，则选用低稀土的ＦｅＳｉＭｇ８ＲＥ５球化剂。　球化剂质量不仅与化学成分有关，而且与粒度也　有一定的关系。粒度过大，不易快速溶解，使反应熔　化时间长，导致球化剂上浮至铁液表面烧损，镁的吸　收率下降，影响球化效果；球化剂粒度过小，特别是　呈粉末状的比例要严格控制，因为铁液温度高，容易　直接烧损，温度低则直接氧化［１Ｊ。生产过程中球化剂粒　度的选取主要还是取决于球化包的大小和球化温度，　本公司生产过程中使用３００　ｋｇ球化包，球化处理温度　１　５１０　１　５４０℃，因此球化剂粒度选用５～２０　ｍｍ，粒度　超标的球化剂应小于５％。　３．２球化处理　本公司采用通用的堤坝式冲人法球化处理，凹坑　深度为１００～２００　ｍｍ。球化前利用球铁铁屑和孕育剂覆　盖球化剂，由此可提高镁的回收率１５％～２０％，加入量　根据铁液温度决定，一般为铁液重量的１．１％一１．５％，　球化反应时间一般为１００～１２０　Ｓ，球化时铁液应避免直　接冲到球化剂上，球化方式应是铁液大约到１／３时开始　球化反应。由于电炉熔炼的铁液纯度高、渣相少，铁　液容易氧化，因此球化反应结束后，要立即加集渣剂　覆盖，及时转包孕育。球化、孕育处理后的铁液应该　尽可能快的浇注完毕，避免球化衰退和温度降低过多，　影响产品质量。一般根据铸件大小来确定等待浇注的　时间，小件不超过６　ｍｉｎ，较大件不超过１５　ｒａｉｎ。　３．３孕育处理　孕育剂选用常用的７５ＦｅＳｉ，为提高孕育效果，并　合理控制终硅量，根据生产条件，采用二次孕育处理　方式。采用冲人法球化时在球化剂表面加入０．４％～　０．５％的孕育剂，孕育剂粒度３～８　１Ｔｉｍ，待冲入铁液进行　球化处理时，同时发生孕育作用。在浇注前将铁液从　球化包转入浇注包时，在铁液表面加入０．２％～０．３％的　粒度为２　５　ｍｍ的孕育剂进行二次孕育，可以有效防止　孕育衰退，保障孕育效果。　由于铸态ＱＴ５９０．１０铸件的珠光体组织主要依靠合　金铜＋锡达到，适当加强孕育效果，有利于铸件在保证　抗拉强度达到５９０　ＭＰａ的前提下，使塑性伸长率＞１０％，　并能有效消除碳化物，有利于铁液补缩，减小铁液收　缩倾向，防止铸件产生缩松。　

４生产及检测结果　以上述方法分别测试了３炉铁液，其浇注试样的化　学成分如表ｌ所示，金相组织『４］及力学性能如表２所示。　表３是ＱＴ５９０．１０材质要求的铁液化学成分。　

表１试样的化学成分　Ｔａｂｌｅ　ｌＴｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｗｅ％　

由表１—３可以看出，用这种工艺生产的铸态高强度　高韧性球墨铸铁ＱＴ５９０．１０的化学成分满足ＱＴ５９０—１０材　质要求的化学成分，不经热处理，其珠光体含量达到　７０％以上，抗拉强度达到６００　ＭＰａ以上，伸长率≥　１０％，达￣１］－ｌＱＴ５９０—１０材质要求的力学性能。