奧氏體枝晶對鑄鐵性能的影響

  灰鑄鐵是一種含有碳、硅、錳等多種元素的鐵合金。它的強度之所以較低，是因其中所含有的碳元素大多以片狀石墨的形態(tài)存在。這些片狀石墨對基體組織起嚴重的割裂作用。因此，傳統(tǒng)的灰鑄鐵熔煉工藝是以降低含碳量來保證灰鑄鐵具有所要求的強度。但是，含碳量降低 會使灰鑄鐵的鑄造性能變差，容易出現(xiàn)縮孔、縮松、澆不足等鑄造缺陷。另外，在傳統(tǒng)工藝中，含錳量也控制得比較低，一般在0.5%-1.0%的范圍之內。

 近年來，隨著鑄鐵凝固理論的發(fā)展，人們對錳在灰鑄鐵中的作用有了更深入的了解。我們根據(jù)這些新認識，特別是從“高碳當量、高強度灰鑄鐵”的生產工藝中受到啟發(fā)，改變傳統(tǒng)工藝中“雙低一高”(即低碳、低錳、高硅)的作法，以“雙高一低氣高碳、高錳，低硅的配料原則來編制灰鑄鐵的熔煉工藝。這樣做，不但提高了灰鑄鐵的機械性能，而且改善了鑄件的壁厚敏感性，消除了縮松、熱裂等鑄造缺陷。

 兩年多來，我們在生產中全面推廣了這種新工藝，使用不良生鐵生產出了水輪機、汽輪機、磚壓機、出口立鉆等重大產品的鑄件，并解決了生產中存在多年的難題.取得了較好的經濟效益。

新工藝的理論依據(jù)

 過去，由于檢測手段的限制，人們在鑄鐵凝固研究中的重點是研究凝固后的組織。現(xiàn)在，檢測手段發(fā)展了，人們進而可以研究凝固過程中的組織。通過研究，發(fā)現(xiàn)鑄鐵凝固過程中的奧氏體枝晶骨架是影響鑄鐵性能的重要因素。形象地說，灰鑄鐵可以看成是一種類似鋼筋混凝土的結構。奧氏體枝晶就是鋼筋，共晶組織就是混凝土.金相分析證明.奧氏體枝晶是灰鑄鐵中的獨立組成相，即使通過共析轉變和共晶奧氏體結合，也仍然保持著自身的骨架形態(tài)和作用。因此，奧氏體枝晶的數(shù)量多、晶粒細小，必然使鑄鐵的強度提高。并且.枝晶的顯微硬度越高，鑄鐵的強度越高。奧氏體枝晶對鑄鐵的性能還有如下一些影響:

1.奧氏體枝晶與鑄鐵的顯微縮松

 鑄鐵的顯微縮松是由于枝晶間的凝固收縮得不到補償所致。根據(jù)鑄鐵凝固理論，在大多數(shù)情況下.灰鑄鐵的實際共晶轉變過程都是在已經具有大量初生奧氏體骨架間的殘余鐵液中進行的。通過電子金相技術觀察也發(fā)現(xiàn)，縮松處的奧氏體枝晶的空間形貌確實是框架結構、因此，細化奧氏體枝晶，一方面可以提高鑄鐵的枝晶補縮(又稱過濾補縮)能力，減輕晶間縮松的傾向。另一方面。奧氏體枝晶越多、越細，骨架間殘余鐵液的體積被分隔得越小，繼續(xù)凝固時，即使得不到足夠的補縮，形成的空洞的體積也就越小.只要這些空洞小得足以不影響鑄件的使用，就可以認為所得的鑄件是合格的。總之，奧氏體枝晶越小，鑄鐵的縮松傾向越小，組織越致密。

2.　奧低體枝晶與熱裂

根據(jù)鑄件熱裂形成機理中的強度理論，熱裂的產生是在鑄鐵凝固過程中一定溫度時(一般認為是共晶反應結束前后)，鑄件收縮受阻產生的應力，大于該溫度下鑄鐵的強度極限，這樣就會形成熱裂。因此，提高鑄鐵的高溫強度，即提高奧氏體枝晶的強度，減小共晶反應區(qū)間，有助于防止熱裂產生。

在研究灰鑄鐵斷裂中發(fā)現(xiàn)，奧氏體枝晶有阻礙裂紋擴展的作用。裂紋遇到枝晶大多改變方向，沿枝晶外緣繼續(xù)擴展。所以，細化奧氏體枝晶也有助于防止熱裂產生。

另外，裂紋形成后，如果還有殘余的液相被輸送到裂紋處，可以使這些裂紋“愈合”。因此，鑄鐵的枝晶補縮能力強也有助于防止熱裂產生。(摘自《電爐煉鋼》)

NJ-HW878A型高頻紅外元素分析儀可檢測的材料有：普碳鋼、低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼、生鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、耐磨鑄鐵、鋁合金、銅合金、鐵礦石、鋅合金等。儀器可檢測所有常規(guī)元素C、S、Mn、P、Si、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、Al、W、V、Nb、Fe、ΣRe、Mg、Co、Sb、As、Sn、Pb等。

                                              南京諾金高速分析儀器廠

                                                  2020年6月20日