行業(yè)中習(xí)慣于將精密灰鐵鑄造件是否合格取決于其抗拉強(qiáng)度是否合格,而關(guān)于灰鐵鑄造件的抗拉強(qiáng)度是在保證基本化學(xué)成分合格外,碳含量所決定的,隨著碳含量的提高,抗拉強(qiáng)度會隨之下降。從灰鐵鑄造件的基本特性可以看出,如果在其原材料中加入少量的碳,就能實(shí)現(xiàn)對其抗拉強(qiáng)度的提高。所以在灰鐵鑄件中的碳含量中,盡量使碳的含量達(dá)到2.6%~3.6%,硅的含量為1.2%~33.0%,需要在確定灰鐵鑄件壁厚的情況下,適當(dāng)?shù)募尤胍恍╁i。
同時(shí),也可以采用合金化方法來提高灰鐵鑄造件抗拉強(qiáng)度;或者是加入適量的微量合金,比如,鉻、鉬、錫等元素,也是提高灰鐵鑄件的抗拉強(qiáng)度的方式之一,但是要做好相應(yīng)的鐵水孕育處理。要知道,碳和硅是以不完全相同的方式影響著灰鐵鑄造件的強(qiáng)度,碳含量高,增加石墨量,促進(jìn)石墨片粗化,奧氏體枝晶量相對減少,抗拉強(qiáng)度降低。所以在碳當(dāng)量不變的情況下,提高硅含量,碳當(dāng)量相對降低,石墨量相應(yīng)減少,初生奧氏體量增加。融入鐵素體的硅有強(qiáng)化作用,有利于提高強(qiáng)度。
但是硅能提高共析轉(zhuǎn)變溫度,使珠光體粗化。綜合而言,碳當(dāng)量較低時(shí)提高硅碳含量比,或碳當(dāng)量較高時(shí)適當(dāng)降低硅碳比,都促進(jìn)灰鐵鑄造件抗拉強(qiáng)度提高,但是過低的硅碳比容易使鑄件產(chǎn)生白口,這種情況下就需要對其進(jìn)行孕育處理。在灰鐵鑄造件的生產(chǎn)鑄造過程中,除了會產(chǎn)生一般的鑄造缺陷外,還會產(chǎn)生一些特有的缺陷,如縮松、夾渣、皮下氣孔、球化不良及衰退等。這些缺陷影響鑄件性能,使鑄件廢品率增高。為了防止灰鐵鑄造件中有這些缺陷的發(fā)生,必須對其進(jìn)行分析,總結(jié)出各種影響因素,提出防止措施,才能有效降低缺陷的產(chǎn)生,從而提高鑄件的力學(xué)性能及生產(chǎn)效益。
在提出有效的預(yù)防措施之前,要先具體了解一下灰鐵鑄造件產(chǎn)生縮孔縮松的原因。首先當(dāng)然與碳含量有關(guān),提高碳量,增大了石墨化膨脹,可減少縮孔縮松。此外,提高碳含量還可提高球鐵的流動性,有利于補(bǔ)縮。大型灰鐵鑄造件生產(chǎn)的時(shí)候,如果鐵液中含磷量偏高,就會使凝固范圍擴(kuò)大,同時(shí)低熔點(diǎn)磷共晶在最后凝固時(shí)得不到補(bǔ)給,以及使鑄件外殼變?nèi)?,因此有增大縮孔、縮松產(chǎn)生的傾向,所以要嚴(yán)格控制鐵液中的含磷量,使其小于0.08%。
稀土殘余量過高會惡化石墨形狀,降低球化率,因此稀土含量不宜太高。而鎂又是一個(gè)強(qiáng)烈穩(wěn)定碳化物的元素,阻礙石墨化。由此可見,殘余鎂量及殘余稀土量會增加球鐵的白口傾向,使石墨膨脹減小,所以當(dāng)它們的含量較高時(shí),會增加灰鐵鑄造件縮孔、縮松傾向。當(dāng)灰鐵鑄造件表面形成硬殼以后,內(nèi)部的金屬液溫度越高,液態(tài)收縮就越大,則縮孔、縮松的容積不僅絕對值增加,其相對值也增加。另外,若壁厚變化太突然,孤立的厚斷面得不到補(bǔ)縮,使產(chǎn)生縮孔縮松傾向增大。另外還與澆注溫度、砂型的緊實(shí)度、澆冒口和冷鐵有關(guān),需從這里入手予以調(diào)整。