高強(qiáng)度灰鐵的生產(chǎn)方法有哪幾種？

近年來(lái)，很多單位研究并發(fā)展了適應(yīng)具體生產(chǎn)條件和不同鑄件要求(包括薄壁高強(qiáng)度灰鑄鐵件)的高強(qiáng)度灰鐵的生產(chǎn)方法，歸納起來(lái)，有以下四種。

1、強(qiáng)化孕育鑄鐵爐料中加入較多的廢鋼，采用優(yōu)質(zhì)鑄造焦，以得到出爐溫度大于1500℃和高碳當(dāng)量的鐵水，用高效孕育劑強(qiáng)化孕育從而得到高強(qiáng)度灰鑄鐵。過(guò)去生產(chǎn)孕育鑄鐵依靠加入較多廢鋼，降低碳量來(lái)提高強(qiáng)度，但這種方法工藝性能不好，白口傾向大，尤其是對(duì)薄壁鑄件(最小壁厚3～10MM)。近代高強(qiáng)度孕育鑄鐵不用這種方法，靠高效孕育劑來(lái)強(qiáng)化孕育，提高性能。一般的方法是：碳當(dāng)量在3.9～4.1%左右，溫度1480℃左右，要求鐵水氧化少，采用SI-CA、CR-SI-CA、RE-CA-BA、SI-CA、SI-FE復(fù)合、稀土復(fù)合等高效孕育劑，進(jìn)行孕處理。例如某廠5噸沖天爐，利用鑄造焦，爐料中加入40%以上廢鋼，總焦比為7時(shí)，鐵水溫度1520℃～1540℃，爐渣中氧化鐵含量低(1.8～3.0%)。經(jīng)特種孕育劑孕育處理，當(dāng)碳當(dāng)量為4.28%時(shí)，試棒抗拉強(qiáng)度可達(dá)250MPA，相對(duì)強(qiáng)度RG=1.28，HB229，珠光體含量大于98%。又如某單位通過(guò)提高鐵水過(guò)熱溫度，然后采用RE-CA-BA孕育劑對(duì)鐵水進(jìn)行孕育處理，燒注一批缸蓋鑄件，當(dāng)碳當(dāng)量為3.9～4.05%時(shí)，抗拉強(qiáng)度285～304MPA，相對(duì)強(qiáng)度RG=1.1～1.21，石墨形態(tài)好，加工后水壓試驗(yàn)沒(méi)發(fā)現(xiàn)縮松和漏水現(xiàn)象。

2、合成鑄鐵所謂合成鑄鐵工藝，就是用感應(yīng)電爐熔煉，爐料中用50%以上的廢鋼，其余為回爐鐵和鐵屑，經(jīng)增碳處理得到的鐵液。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：(1)爐科采用大量廢鋼，不用生鐵，降低了鑄鐵成本;(2)可獲得含磷量低的鐵水，減少磷量對(duì)缸體、缸蓋等薄壁高強(qiáng)度灰鐵縮松和滲漏缺陷的影響;(3)可避免生鐵遺傳性影響，鑄鐵石墨形態(tài)好，珠光體含量高，機(jī)械性能好，在同樣當(dāng)量時(shí)強(qiáng)度可比沖天爐鑄鐵提高1～2個(gè)牌號(hào)。

我國(guó)某汽車廠利用合成鑄鐵工藝熔煉高強(qiáng)度灰鑄鐵生產(chǎn)缸體，效果很好，生產(chǎn)結(jié)果表明：(1)采用合成鑄鐵熔煉工藝澆注的缸體機(jī)械性能高，當(dāng)碳當(dāng)量為4.0%時(shí)，抗拉強(qiáng)度大于250MPA，比沖天爐熔煉提高一個(gè)牌號(hào);(2)鐵水?dāng)嗝婷舾行孕�，缸體不同厚度斷面及階梯試塊斷面硬度分布均勻;(3)鑄鐵含磷量低，含雜質(zhì)少，克服鑄件滲漏缺陷;(4)成本低;(5)熔煉工藝簡(jiǎn)單易行，容易撐握。

3、低合金化孕育鑄鐵調(diào)整原鐵水的化學(xué)成份使其達(dá)到較高碳當(dāng)量，在爐內(nèi)(或包內(nèi))加入少量鉻、銅、鉬等合金元素，獲得高溫低合金化鐵水，再經(jīng)孕育處理，得到石墨細(xì)小、珠光體含量高、片間距小的組織，從而獲得高強(qiáng)度鑄鐵。用這種方法生產(chǎn)高強(qiáng)度灰鑄鐵，國(guó)外用得較廣泛，效果比較穩(wěn)定，合金元素多是CU，CR、MO、NI等。其最大優(yōu)點(diǎn)是可使缸體、缸蓋薄壁部分的基體組織得到95%以上珠光體，硬度差小。我國(guó)某些單位用0.3～0.7%CR，瞬時(shí)孕育，控制鉻/硅比值，解決了缸體、缸蓋的生產(chǎn)問(wèn)題。

4、調(diào)整鑄鐵常規(guī)化學(xué)成份及比例，獲得高強(qiáng)度、低應(yīng)力灰鑄鐵在碳當(dāng)量保持不變的情況下，適當(dāng)提高SI/C比值是提高機(jī)床鑄件強(qiáng)度和剛度重要途經(jīng)之一。北京機(jī)床研究所等單位在這方面作了系統(tǒng)的研究工作，他們認(rèn)為：通過(guò)調(diào)整化學(xué)成份，特別是改變硅/碳比值，使SI/C在0.5～0.9，再加上適當(dāng)?shù)脑杏�和合金化，可以獲得具有良好綜合性能的高強(qiáng)度灰鑄鐵件。

有關(guān)硅/碳比值的規(guī)律是：(1)在相同碳當(dāng)量下，SI/C比值高，抗拉強(qiáng)度可提高30～60MPA，相對(duì)強(qiáng)度高，相對(duì)硬度低，彈性性能好;(2)在相同碳當(dāng)量下，SI/C比值增加，殘余應(yīng)力有除低趨勢(shì)，應(yīng)力傾向也較小;(3)提高SI/C比值，白口傾向小，斷面敏感性小，而對(duì)鐵水流動(dòng)性，線收縮率無(wú)影響。

調(diào)整錳、硅含量，使含MN量比含SI量高0.2～1.3%以上，得到另一種高強(qiáng)度低應(yīng)力鑄鐵�；诣T鐵含MN在1.5～3.0%范圍內(nèi)，提高含MN量，尤其是當(dāng)MN量大于SI量后，能顯著細(xì)化共晶團(tuán)，易于獲得D、E型石墨和細(xì)珠光體基體。另外，控制灰鑄鐵中MN、SI差值和MN的絕對(duì)值，使MN、SI差值在0～0.5%，MN大于2%，還可以在灰鑄鐵中得到不同類型的硬化相。

因此，控制MN、、SI差值和MN絕對(duì)值，就能獲得機(jī)械性能高，硬度均勻，耐壓致密性好和耐磨性能好的高強(qiáng)度灰鑄鐵。