浅谈球墨铸铁及其球化不良缺陷木兰县工业科技情报研究所刘淑清球墨铸铁是本世纪4O年代末发明的，从1950年前后才真正用于生产实践中。由于球状石墨造成的应力集中小，对基体的割裂作用也较小，所以球墨铸铁的抗拉强度、塑性和韧性均高于其他铸铁。与相应组织的钢相比，塑性低于钢，疲劳强度接近一般中碳钢，屈强比可达0.7～0.8，几乎是一般碳钢的2倍，而成本比钢低，因此其应用日趋广泛。目前，球墨铸铁已广泛的用于制造一些受力复杂、强度、韧性、耐磨性要求高的零部件，如柴油机、汽车及拖拉机的曲轴、凸轮轴、中压闸门，汽车及拖拉机的某齿轮以及农机、农具等零件。当然，球墨铸铁也不是十全十美的，它除了会产生一般的铸造缺陷外，还会产生一些特有的缺陷，如缩松、夹渣、皮下气孔、球化不良及球化衰退等。这些缺陷影响铸件的性能，使铸件的废品率增高。为了防止这些缺陷的发生，有必要对其进行分析，总结出形成缺陷的原因，提出防止措施，才能有效的降低缺陷的产生，从而提高铸件的力学性能和生产效益世界铸铁件的生产状况和趋势是，灰铸铁件的比例明显下降，但仍占优势。球墨铸铁件的产量持续增长，蠕墨铸铁和特种铸铁也有了较大的发展。我国球墨铸铁件在质量和生产稳定性方面的差距也较大。我国球墨铸铁生产较突出的问题是材质强韧性上和缺陷多，其原因除炉料、球化处理方法和球化剂等因素外，主要是球化处理前对铁液含硫量要求过松。因此，为使我国球墨铸铁生产能有大幅度的增长，必须大力实施能稳定提供质量可靠的优质球墨铸铁件的配套技术。现在就球墨球铁最常见的缺陷球化不良进行论述一下。一．球化不良的特征球化不良是指球化剂加入量不足以使铸铁石墨充分球化。铸件中的石墨多呈团块状、开花状、枝晶状、蠕虫状、厚片状。球化不良是稀土镁球墨铸铁经常遇到的问题之一。其宏观特征表现为：银白色的断口上分布有黑色斑点，破断铸件在其整个断面上分布有明显可见的小黑点，越接近中心越密集。球化不良的程度越严重，黑斑直径越大数量越多，甚至全部断口为黑灰色，类似于灰铸铁的断口。其微观特征表现为：金相微观分析能发现有集中分布的厚片状石墨或晶间石墨以及少量球状、团状石墨，严重时还出现片状石墨。球化不良使力学性能急剧下降，不能达到牌号所规定的性能指标。球化剂的合理选用和稀土（RE）元素的加入是实现高强度薄壁球墨铸铁铸造的关键。该技术的核心是在铸造（熔炼）工艺中要保证RE/S=2～2.5。球化剂要选Fe-Si-Mg-RE-Ca系材料，其中稀土元素（Ce、La、Pr）的加入并使之与硫保持一定比例是球化技术的关键。试验证实，当RE/S＜2时，出现球化不良；RE/S＞2.5、Mg/S＞5时，易出现白口，同时严格控制Wp＜0.04%、WBi=0.003%～0.007%。二.球化不良形成的原因1.原铁水含硫量过高；在球化处理过程中，合金里的镁首先与铁液里的硫起化学反应生成硫化镁,剩余的镁才起球化作用,由于球化元素少了，所以球化不好。当原铁水中含硫量达到0.1%以上时，即使加入多量的球化剂，也不能使石墨完全球化。经常造成球化不良。2.铁水氧化，最后一包球墨铸铁是打炉铁水，操作不当往往会造成铁水氧化，镁石强烈脱氧剂，结果一部分镁耗费在脱氧上，致使起球化作用的镁量不足而造成球化不良。3.铁水温度过高或过低，铁水温度过高，中间合金与铁水作用激烈，镁烧损严重；铁水温度过低，中间合金容易“结死”在包底不起作用，4.合金元素加入量少，稀土与镁含量过低时，往往产生球化不良或球化衰退现象。一般工厂要求球化剂的加入量为1.8%～2.2%。5.接铁液时,浇包放置不当，金属液冲刷了球化剂，不仅把覆盖物冲跑，而且使合金块直接受高温和冲击力作用，反应激烈，镁损耗较大。6．铸件壁太厚也容易产生球化不良及衰退缺陷，主要是因为铁液在铸型中长时间处于液态，镁蒸汽上浮，造成镁含量降低；共晶时大量石墨生成而释放出的结晶潜热使奥氏体壳重新熔化，石墨伸出壳外而畸形长大，形成非球状石墨。7.铁液中镁的含量是随孕育处理后停留时间的增加而减少，其主要原因是因为硫及镁、稀土的氧化与蒸发造成的。一般情况下，滞留时间不超过20min。8.当铁液淹没合金后,表层部分就开始反映。因为铁液慢，液面在包内上升速度慢，合金表面与铁液表面距离短，在球化反映时，镁很快逸出铁液表面而损耗掉，铁液对镁吸收率低。
三.防止球化不良的措施
1.掌握好球化剂加入量与原铁液含硫量的关系；炉前或炉后采取脱硫措施；尽量选用含硫量低的焦炭和新生铁。
2.操作中严格防止铁水氧化。
3．注意处理温度。出炉温度应低于1460℃，以防球化剂严重烧损；要防止高温下的氧化现象，盖好覆盖球化剂的铁板(厚度应>3ｍｍ)；铁液扒渣后应用草木灰等盖好；当铁液温度>1350℃出现球化不良及衰退时，可补加球化剂；而当<1350℃时就不能补加球化剂，也不得浇注球
铁件，只能补加其它铁液浇注不重要的灰铸铁件或芯骨等。
4.加入足够的球化剂，一般为1.8%～2.2%；此外应注意球化剂的质量，若球化剂破碎后使用，放置时间不得超过一周。处理后的球铁铁液中稀土镁的残留量不应过低，Ｍｇ残>0.02%，ＲＥ残>0.02%。
5.放好铁液包位置，避免铁液直接冲刷合金，让铁液平稳，快速淹没合金为宜。
7.铁液出炉后应及时浇注，滞留时间不得超过20min。
8.出铁前首先把堵塞出铁口周围的泥巴铲净,出铁时快速打开出铁口,让铁液很快达到铁液包容量的2/3,此时的球化反应，由于合金表面距离液面距离大，镁在铁液里上浮时，经过的路程长，被铁夜吸收的多，球化充分，最好使用“倒包”冲入法处理，即专用一个浇包，一次接够铁液量，然后再倒入球化处理包内，这种办法易于掌握，避免处理一包铁液得打两次出铁口，同时出铁快慢不好掌握。
四.球墨铸铁制造步骤
1.严格要求化学成分，对原铁液要求的碳硅含量比灰铸铁高，降低球墨铸铁中锰，磷，硫的含量;
2.铁液出炉温度比灰铸较铁更高，以补偿球化，孕育处理时铁液温度的损失;
3.进行球化处理，即往铁液中添加球化剂;
4.进行孕育处理;
5.球墨铸铁流动性较差，收缩较大，因此需要较高的浇注温度及较大的浇注系统尺寸，多应用冒口，冷铁，采用顺序凝固原则;
6.进行热处理。
五、结论
针对我国目前球墨铸铁在钢铁行业中的重要地位，以及其将来的发展和壮大，我们必须加大对球墨铸铁的研究和应用，以便为我们的经济发展打下良好的基础。同时减少球墨铸铁铸件的缺陷是首要问题，球化不良是其中的一项重要问题，对以上的讨论和分析，我们在生产中要注意球化剂的使用和球化剂在球化过程中必须注意的问题。