一文帶您了解灰鐵鑄件的溫控與冷卻問題

灰鐵鑄件造型型砂的基本特點(diǎn)是：黏土含量高，水分低，煤粉的加入量也較低。而灰鐵鑄件澆注溫度過低常見的原因是澆注前，鐵液在敞口的澆包中長時(shí)間運(yùn)輸和停留而散熱。用帶有絕熱材料的澆包蓋，可以顯著地減少熱損失。接下來，我們就帶您一起了解一下灰鐵鑄件的溫度控制與凝固冷卻問題。

1、澆注溫度過低時(shí)可能形成的缺陷

（1）液體夾渣加工后灰鑄鐵件表皮之下會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)個(gè)單體的小孔，孔的直徑一般為1~3mm。個(gè)別情況下只有1~2個(gè)小孔。金相研究表明，這些小孔與少量的液體夾渣一起出現(xiàn)，但該處未發(fā)現(xiàn)S的偏析。研究表明，這種缺陷與澆注溫度有關(guān)，澆注溫度高于1380℃時(shí)，灰鐵鑄件中未發(fā)現(xiàn)這種缺陷，故澆注溫度應(yīng)控制在1380—1420℃。值得一提的是改變澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，未能此缺陷，故此種缺陷可以認(rèn)為是由于澆注溫度低以及鐵液在微量還原氣氛下澆注時(shí)形成的。

（2）砂芯氣體引起的氣孔氣孔和多空性氣孔常因砂芯排氣不良而引起。因?yàn)樵煨緯r(shí)砂芯多在芯盒中硬化，這就常使砂芯排氣孔數(shù)量不夠。為了形成排氣孔，可在型芯硬化后補(bǔ)充鉆孔。

（3）硫化錳氣孔此種氣孔位于灰鑄鐵件表皮以下且多在上面，常在加工后顯露出來，氣孔直徑約2~6mm。有時(shí)孔中含有少量熔渣，金相研究表明，此缺陷是由MnS偏析與熔渣混合而成，原因是澆注溫度低，同時(shí)鐵液中含Mn和S量高。

這樣的含S量和適宜的含Mn量（0.5%~0.65%），可以顯著鐵液純度，從而地防止這類缺陷。

2、澆注溫度過高將提高廢品比例

澆注溫度過高會(huì)引起砂型漲大，特別是具有復(fù)雜砂芯的灰鑄鐵件，當(dāng)澆注溫度≥1420℃時(shí)廢品增多，澆注溫度為1460℃時(shí)廢品達(dá)50%。在生產(chǎn)中，利用感應(yīng)電爐熔煉能較好地控制鐵液溫度。

下面給大家介紹灰鐵鑄件凝固冷卻技術(shù)：

灰鐵鑄件在凝固和以后的冷卻過程中要發(fā)生體積收縮或膨脹，這種體積變化往往受到外界和灰鐵鑄件各部分之間的約束而不能自由地進(jìn)行，于是便產(chǎn)生了鑄造應(yīng)力。如果產(chǎn)生應(yīng)力的原因后，鑄造應(yīng)力隨之，這種應(yīng)力叫做臨時(shí)鑄造應(yīng)力。如果產(chǎn)生應(yīng)力的原因后鑄造應(yīng)力仍然存在，這種應(yīng)力叫做鑄造殘留應(yīng)力。

灰鐵鑄件在凝固和隨后的冷卻過程中，由于壁厚不同，冷卻條件不同，其各部分的溫度和相變程度都會(huì)有所不同，因而造成灰鐵鑄件各部分體積變化量不同。如果此時(shí)鑄造合金已經(jīng)處于彈性狀態(tài)，灰鐵鑄件各部分之間便會(huì)產(chǎn)生相互制約。鑄造殘留應(yīng)力往往是這種由于溫度不同和相變程度不同而產(chǎn)生的應(yīng)力。

研究表明，鑄造殘留應(yīng)力與灰鐵鑄件冷卻過程中各部分的溫差及鑄造合金的彈性模量成正比。過去很長的時(shí)期里，人們認(rèn)為鑄造合金在冷卻過程中存在著彈塑性轉(zhuǎn)變溫度，并認(rèn)為鑄鐵的彈塑性轉(zhuǎn)變溫度為400℃左右?；谶@種認(rèn)識(shí)，去應(yīng)力退火的加熱溫度應(yīng)是400℃。但是，實(shí)踐證明這個(gè)加熱溫度并不理想。近期的研究表明，合金材料不存在彈塑性轉(zhuǎn)變溫度，即使處于固液共存狀態(tài)的合金仍具有彈性。

普通灰鑄鐵去應(yīng)力退火的加熱溫度為550℃。當(dāng)鑄鐵中含有穩(wěn)定基體組織的合金元素時(shí)，可適當(dāng)提高去應(yīng)力退火溫度。低合金灰口鑄鐵為600℃，高合金灰口鑄鐵可提高到650℃。加熱速度一般為60~100℃/h.保溫時(shí)間可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：H=灰鐵鑄件厚度/25+H"，式中灰鐵鑄件厚度的單位是毫米，保溫時(shí)間的單位是小時(shí)，H"在2~8范圍里選擇。形狀復(fù)雜和要求充分應(yīng)力的灰鐵鑄件應(yīng)取較大的H"值。隨爐冷卻速度應(yīng)控制在30℃/h以下，一般灰鐵鑄件冷至150~200℃。