铸件提高孕育质量与效果的几个环节

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1、孕育剂的粒度 [原文来自：www.11jj.com]

生产中，孕育剂粒度过大， 造成熔解不尽，如铸件上形成的“硬点”；稀土孕育剂形成的偏析、反白口；孕育剂中碳化物元素形成的过冷石墨等都是其表征。过细的孕育剂易氧化、飞散、漂浮于液面，失去孕育作用，常在小于1mm的随流孕育剂中发生。生产中常发现：粒度大的孕育剂衰退慢，但增加石墨数量与减少白口方面不如小粒度。小粒度孕育剂增加石墨数多，但衰退快。因此，需根据铸件重量、浇包容量、孕育方式合理选择孕育剂粒度，见表2。

表2  孕育剂粒度选择

出铁槽上与包内孕育

随流孕育

铁液量（Kg）

粒度（mm）

人工随流

（mm）

0.3-0.7

机器随流

（mm）

0.2-0.5

50-100

2-5

100-1000

5-10

1000-3000

15-20

＞5000

25-30

2、孕育剂的储存与烘烤

破碎后的孕育剂极易氧化与吸潮，应封闭存放，使用前打开并放在有蓋板的铁箱内，供当天使用。有资料表明：孕育剂放在露天一年后，75FeSi孕育效果降低20-30%，稀土孕育剂降低25-30%，生产中还发现未烘烤的孕育剂使 孕育后的铁液中含氢量由2PPM增至5PPM。一些工厂孕育剂随意堆放，吸潮、氧化、污染严重、孕育作用大减。

孕育剂在使用前需经200℃-300℃下预热。在潮湿或梅雨季节对随流的细粒度孕育剂应特别注意预热，用压缩空气带动孕育剂的机械化孕育，在潮湿季节应对空气进行干燥处理，一些工厂曾为此付出了惨重的代价，造成了批量针孔缺陷或孕育不良。

3、孕育温度

随着铁液温度进入1500℃-1550℃时期，延时孕育、瞬时孕育的广泛应用，孕育温度的范围也在发生变化。实践证实，铁液的高温过热、低温孕育的原则是正确的，效果是良好的。

孕育温度最高不得超过平衡温度T平，只有在平衡温度以下，Si才能被氧化，其氧化物才能成为石墨核心，进行有效地孕育。孕育的作用增加石墨核心实验证明，较低的孕育温度对增核有利。图1表明灰铸铁1350℃的孕育效果优于1470℃的孕育，其A型石墨多，D型石墨少。对于球墨铸铁也是一样，低温孕育效果较好，提高孕育温度促使石墨数减少，见图2。

   

图1 孕育温度对A型和D型石墨体    图2  孕育温度与石墨球数的关系

积分数的影响  

根据上述，对于出铁温度1480℃-1500℃时就在出铁槽或包内进行孕育的效果并不好，这种高温孕育导致石墨核心减少，孕育衰退严重。对高温出炉的铁液应采用倒包孕育+随流孕育。既满足了降低浇注温度的要求，也提高了孕育的效果。并注意这二者孕育中孕育剂的粒度与加入量的不同，前者粒度根据铁液量在3-25mm内变动，加入量一般为0.3-0.6%，后者粒度为0.2-0.7mm，加入量为0.10-0.15%，随流孕育的温度就是浇注温度，国外的浇注温度根据铸件的壁厚与重量一般在1360℃-1430℃范围内，既防止产生夹渣、气孔、孕育效果也很好，对于几十吨至上百吨的重型铸件进行倒包孕育以降低浇注温度，在低温浇注进行随流孕育时，采用低熔点的孕育剂，粒度为0.5-1.0mm，并在2-4min内浇注完。有的工厂在浇注大件时，在浇注口盆内安置孕育块，孕育效果良好。

4、孕育的时间与孕育方法

孕育处理最大的问题是孕育衰退。图3显示了孕育过程的三个阶段，AB段表示原始晶核状态，加入孕育剂后，晶核数迅速增加，达到C点，时间约1min左右，此后晶核数下降到达D点，孕育效果完全消失。由此看出，瞬时孕育效果最好。使活化晶核数达到最大点，这就是为什么强调随流孕育、浇口盆孕育块孕育、型内孕育的重要原因。

灰铸铁孕育衰退时共晶团逐渐减少的情况见表3，孕育后8min共晶团数减少33%；灰铸铁孕育衰退时白口增加和抗拉强度下降的情况见表4，孕育后15min抗拉强度减少16%，30min后降低27%，这就是为什么强调需孕育后10min需浇注完，孕育方式重于孕育剂的原因。

表3  灰铸铁孕育衰退对共晶团数的影响

孕育保持时间/min

2

8

14

20

26

共晶团数/个·cm-3

87

58

41

35

31

 

表4  灰铸铁孕育衰退对抗拉强度与三角试样白口宽度的影响

孕育后保持时间/min

0

15

30

45

60

90