球墨鑄鐵件凝固時間長的原因

　　球墨鑄鐵件具有良好的力學(xué)性能和較好的鑄造性能，在整個鑄件生產(chǎn)選材中占有優(yōu)勢地位。雖然球墨鑄鐵凝固過程中石墨的析出將帶來體積膨脹，但由于其糊狀凝固方式，及石墨膨脹力導(dǎo)致的鑄型型壁變形和位移，所以收縮缺陷、尤其是縮松是球墨鑄鐵件常見的缺陷，也是導(dǎo)致鑄件報廢的主要原因之一。
　　縮松缺陷分為宏觀縮松和微觀縮松。宏觀縮松是鑄件內(nèi)部成片分散存在的細(xì)小孔洞群。肉眼不可見的晶間孔洞稱作微觀縮松。準(zhǔn)確分析球墨鑄鐵件的縮松形成機(jī)理，依此進(jìn)行工藝改進(jìn)、鑄件質(zhì)量預(yù)測和降低廢品率，可以產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
　　目前，關(guān)于球墨鑄鐵縮松形成機(jī)理的研究主要集中在球鐵的凝固特點、凝固過程和生產(chǎn)工藝三個方面。旨在依此綜述球墨鑄鐵的縮松缺陷形成機(jī)理研究的狀況。
　　球墨鑄鐵呈“糊狀”凝固。與灰鑄鐵相比，共晶凝固時間長，共晶團(tuán)數(shù)多，凝固膨脹壓力大。球墨鑄鐵這些特有的凝固特點是縮松形成的根本原因。球墨鑄鐵的成分在共晶點附近，凝固斷面上液-固兩相區(qū)寬，當(dāng)包圍石墨的奧氏體臨近接觸時，尚未凝固的液態(tài)金屬被分割成一個個不連續(xù)的熔池，失去了補(bǔ)縮通道，呈現(xiàn)出糊狀狀態(tài)。糊狀凝固是球墨鑄鐵的固有屬性。
　　球墨鑄鐵共晶凝固時間長的原因是共晶凝固方式為非共生共長方式。當(dāng)石墨長大進(jìn)入共晶階段后，奧氏體殼已經(jīng)形成，碳原子由鐵液通過固態(tài)的奧氏體殼擴(kuò)散到石墨球上，同時鐵原子從石墨-奧氏體界面處擴(kuò)散出去，這一過程比碳原子在鐵液中的擴(kuò)散速度要慢得多。因此球墨鑄鐵的共晶凝固時間較長。球墨鑄鐵的導(dǎo)熱系數(shù)比灰鑄鐵小20%~40%，散熱慢，所以球墨鑄鐵的凝固時間要比灰鑄鐵長。
　　由于石墨比容大于鐵的比容，石墨析出時會引起體積膨脹。石墨球在奧氏體殼包圍下生長，奧氏體殼相互接觸后，石墨長大引起的體積膨脹受到阻礙，產(chǎn)生膨脹壓力。由于鐵液的孕育處理，球墨鑄鐵的共晶團(tuán)數(shù)量約為灰鑄鐵的100~200倍。所以球墨鑄鐵的凝固膨脹壓力要比灰鑄鐵大得多。
　　球墨鑄鐵共晶結(jié)晶時，由于加鎂處理的結(jié)果，石墨球核心在液相中長到   尺寸時，即被奧氏體包圍，由于奧氏體外殼阻礙碳原子自熔液向石墨球擴(kuò)散而使石墨球生長速度減慢，共晶反應(yīng)除了靠已有共晶團(tuán)長大完成外，還靠新的晶核析出和長大完成，因而共晶轉(zhuǎn)變在一個較寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，導(dǎo)致鑄件在很寬斷面上固、液兩相共存，呈糊狀凝固。由于球墨鑄鐵呈糊狀凝固，使得球墨鑄鐵件在澆注后，外殼長時間內(nèi)剛度不夠，共晶團(tuán)接觸后產(chǎn)生的凝固膨脹力在使奧氏體枝晶間隙增大同時也使不很結(jié)實的鑄件外殼向外脹大，從而使鑄件后凝固部分得不到足夠液態(tài)金屬的補(bǔ)縮，形成縮松。