碳當量對合成鑄鐵力學性能的影響

許多鑄造企業開始采用合成鑄鐵的方法（即廢鋼增碳技術）來降低成本，使用合成鑄鐵方法熔煉的鐵液有害元素含量低，純凈度高，夾雜物少，大量廢鋼的加入降低了原鐵液Si含量，使增大孕育劑提高孕育效果成為了可能，而且孕育后的鐵液白口傾向小，石墨形態大部為A型，石墨長度也更短，對基體的割裂作用小，抗拉強度比普通灰鑄鐵高10-30MPa。

  高強度鑄鐵一般采用高碳當量（3.8%-4.2%）、低合金化(Cu:0.3%-1.0%)方法生產。該方法可使灰鑄鐵具有良好鑄造性能，獲得高的抗拉強度，但大量合金的加入增加了熔煉成本。適當降低碳當量使石墨數量相對減少，減輕石墨對強度的削弱作用，少加或者不加入合金就可獲得高強度灰鑄鐵，節約了大量熔煉成本，但容易出現白口組織，造成加工性能惡化。研究了低碳當量、高硅碳比條件下可以獲得高強度的方法，但是使用的主要原料為生鐵。采用低碳當量（3.45%-3.85%）批量化生產合成鑄鐵，但是仍加入少量Cu（0.8%-1.0%）；合成鑄鐵方法生產的鐵液純凈，石墨形態良好，不易產生夾雜物和過冷石墨，具有良好鑄造性能，為低碳當量高強度鑄鐵的研究提供了新的可能。

試驗采用呋喃樹脂砂鑄造工藝，在中頻爐感應電爐進行熔煉。主要選用普通碳素廢鋼，一般不用合金鋼，廢鋼應無油無銹，成分明確。選用少量Q12生鐵和灰鐵回爐料，生鐵中微量有害元素（As、Sn、Sb、Pb等）應越低越好。采用普通孕育劑，粒度范圍為5-10mm。選擇高溫石墨化增碳劑，應符合YB/T4403-2014《石墨化增碳劑》標準，粒度范圍為1-8mm。

在試驗下，得出結論，隨著碳當量降低，抗拉強度升高。當碳當量為3.54%時，抗拉強度能達到375MPa。硬度隨碳當量升高而降低，但總體變化幅度不大，機加工性能良好。

合成鑄鐵的石墨形態均勻且呈無方向性分布，全部為A型石墨，石墨長度為3-4級，珠光體數量為98%，無碳化物，磷共晶。碳當量越低，石墨形態越細小，對基體的割裂作用降低，抗拉強度隨之提高。

NJ-QP880全譜直讀光譜儀，該儀器光學系統采用帕型-龍格裝置，高真空，分辨率高、靈敏度高等特點；由于機刻光柵可以產生較高級次的光譜，所以選線更具靈活性，從而避免光譜干擾；儀器結構設計合理，電子系統高度集成化電路，故障率低；分析速度快、重復性好、穩定性好；可用于多種基體分析： Fe、Co、Cu、Ni、Al、Pb、Mg、Zn、Sn等；分析速度快捷，30秒內測完所有通道的元素成分。針對不同的分析材料，通過設置預燃時間及標線，使儀器用較短的時間達到好的分析效果。

                       南京諾金高速分析儀器廠

                            2020年7月6日