球墨铸铁金相分析-深圳中翔检测技术有限公司

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摘要：通过对球化不良、石墨漂浮和夹渣三种常见缺陷的宏观、微观特征的观察，分析了形成缺陷的原因，找出防止缺陷生产的措施，能有效控制和减少废品的产生，提高了铸件合格率。

在球铁生产中，往往因处理工艺及原材料等原因，会使铸件生产各种缺陷，从而影响铸件的内在质量，降低铸件的力学性能。从球铁金相分析中观察的球化不良、石墨漂浮和夹渣三种缺陷分析，找出可以防止缺陷生产的办法，以减少废品，提供铸件合格率。

1. 球化不良

（1）宏观特征 球化不良表现在铸件断面上出现芝麻点的黑斑，越接近铸件中心，黑色斑点就越密集，随着球化不良的严重程度增加，黑点的直径也随着增大，数量也在增加。

（2）微观特征 金相观察为集中分布的厚片状石墨，极少量的球状石墨，且球状石墨特别圆，见图1.

图1 QT450-10 球铁球化不良的显微组织

（3）原因分析 形成球化不良的主要原因是球化反应时间中间合金数量不够照成(3.1合金加入量少，3.2球化剂数量合适，但铁水中含硫量高，3.3铁水被氧化导致镁量烧损造成球化剂含量不足等原因)。

（4）生产中防止球化不良应采取的措施，（4.1）球化剂要有足够的加入量；（4.2）在球化处理时，应尽量防止镁的烧损，提高球化剂吸收率；（4.3）严格控制原铁水含硫量，应选用低硫生铁；（4.4）铁水温度应该控制在工艺要求范围内，铁水温度过高会生产球化剂烧损过多，温度过低合金容易“结死”，均会产生球化不良。

2. 石墨漂浮

（1）宏观特征 石墨漂浮出现于铸件上表面、试块边缘及冒口底部，在断口上表面出现一层界限明显且平整的黑斑。

（2）微观特征 其石墨聚集，呈开花状和枝荔状，有的完全爆裂，见图2.这种组织严重削弱了球铁的力学性能，使材料的强韧性指标明显下降。

图2 QT450-10球铁中石墨漂浮区的开花状石墨

（3）原因分析 产生石墨漂浮的主要原因为碳硅当量过高（碳当量小于4.55%）。当碳硅当量超过共晶成分，因烧铸温度高，铁水在凝固前就析出石墨，若液体停留一段时间，此时石墨长大并聚集，由于石墨的密度远比铁水轻，聚集石墨易上浮，有时夹杂物也被带到铸件上表面，从而在铸件上表面生产石墨漂浮；在同等条件下（碳当量相同），铸件愈大，浇铸温度越高，冷却速度越慢，则铁水在铸型内保持高温液态时间长，石墨有足够的上浮时间，因而石墨漂浮越严重。

（4）防止石墨漂浮应采取的措施，（4.1）严格控制碳硅当量，碳不应超过4%，硅不应超过3%，厚大铸件的碳硅量应更低；（4.2）提高冷却速度，在壁厚处防止冷铁等；（4.3）加入少量强烈阻止石墨化的元素；（4.4）严格控制稀土元素残留量。

3. 夹渣

（1）宏观特征 夹渣分布于铸件上表面及铸件的死角处，夹渣在断面上呈断续的暗黑色区域或斑点，无金属光泽。

（2）微观特征 有硫化物及氧化物，在夹渣区除有球状石墨外，还有类似状石墨，见图3。夹渣的出现大大的降低了球铁的力学性能，特别是伸长率及冲击韧性下降更明显。

图3 QT450-10 球铁中的夹渣

（3）原因分析 铁水中硫含量和残余镁量过高，加之浇铸温度过低，形成了夹渣缺陷。

（4）防止产生夹渣的措施，可采用降低铁水中硫含量（硫含量应控制在0.03%-0.04%）及残留镁量大于等于0.05%；控制足够的稀土量，提高浇铸温度（大于等于1300度），使熔渣易于上浮，减少夹渣；球化处理后须多次扒渣，以免非金属夹渣物留在铁水中造成夹渣。此外，在浇铸时，减少铁液在空气中停留的时间，以免铁液留在浇铸产生氧化而生成二次渣的机会。

4. 结论

对上述生产中出现的球化不良、石墨漂浮和夹渣三种球铁金相缺陷，通过采取相应的措施，控制各种缺陷的产生，减少废品，提高了铸件的内在质量。

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