鑄鐵的熔煉方法及其特點2.11業(yè)上所用的鑄鐵，實際上都不是簡潔的鐵一碳二元合金，而是以鐵、碳、硅為主要元素的多元合金。鑄鐵的成分范圍大致為：C2.4-4.0%,Si0.6-3.0%,Mn0.2-1.2%,P0.1-1.2%,S0.08-0.15%還參加各種合金元素，以便獲得具有各種性能的合金鑄鐵。依據(jù)碳在鑄鐵中存在的形態(tài)不同，通常可將鑄鐵分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵及麻口鑄鐵。而灰鑄鐵中又可依據(jù)石墨的形態(tài)不同而分為一般灰鑄鐵，蠕蟲狀石黑鑄鐵，球黑鑄鐵以及可鍛鑄鐵?；诣T鐵的機械性能、良好的鑄造性能以及其它多方面的優(yōu)良性能，因而在機械制造中業(yè)獲得最廣泛的應(yīng)用。1作為分級依據(jù)的。由于灰鑄鐵對冷卻速率的敏感性〔壁厚效應(yīng)〔薄壁50-80MPa〕。1灰鑄鐵分級牌號牌號抗拉強度MPa(kg/mm2)(kg/mm2)HT100≥100(10.2)HT150≥150(15.3)HT200≥200(20.4)HT250≥250(25.5)HT300≥300(30.6)HT350≥350(35.7)球墨鑄鐵及蠕墨鑄鐵改善石墨形態(tài)，從而得到比灰鑄鐵有更高機械性能的鑄鐵?！哺唔g性〕球墨鑄鐵，珠光體〔高強度〕球墨鑄鐵，貝氏體〔耐磨〕球墨鑄鐵，奧氏體一貝氏體〔耐磨〕球墨鑄鐵，馬氏體一奧氏體〔抗磨〕球墨鑄鐵及奧氏體〔耐熱、耐蝕〕球墨鑄鐵。蠕墨鑄鐵具有不同比例的珠光體—〔蠕化率珠光體蠕墨鑄鐵的強度和硬度較高，耐磨性強。適于制造耐磨零件，如汽車的剎車鼓等。而鐵素體蠕墨鑄鐵的導(dǎo)熱性較好，在高溫作用需要有良好的抗熱疲乏力量、導(dǎo)熱性的零件，如內(nèi)燃機汽缸蓋、進(jìn)排氣岐管等?？慑戣T鐵〔包括有或無脫碳過程〕得到的具有團(tuán)絮狀石墨的鐵碳合金。承受不同的熱處理方法，可以得到具有不同組織和性能的可鍛鑄鐵，即黑心可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵和白心可鍛鑄鐵。爐氣條件下退火時，得到的鑄鐵組織中有呈團(tuán)絮狀的石墨〔退火碳〕存在。這種石墨雖不很圓整和嚴(yán)密，但它對基體的割裂作用則比灰鑄韌性。鑄鐵的基體可以通過熱處理來加以掌握。使之成為鐵素體或珠光體。用這種方法得到的鐵素體基體可鍛鑄鐵因組織中有石墨存在，因而鑄鐵的斷面呈暗灰色，而在表層常常有薄的脫碳層呈淺灰色，故通稱為黑心可鍛鑄鐵。而珠光體可鍛鑄鐵則是以其基體命名的。件斷面上從外層到心部，發(fā)生猛烈的氧化和脫碳。在完全脫碳層中無石墨存在，鑄鐵的組織為鑄素體。實際上，在小斷面尺寸條件下，鑄鐵的組織根本上為單一的鐵素體和退火碳。而在大斷面尺寸條件下，表層為鐵素體，中間區(qū)域為珠光體和鐵素體及退火碳，而心部區(qū)域則為珠光體及退火碳〔間或有少量鐵素體。這種鑄鐵斷面由于其心部區(qū)域有發(fā)亮的光澤，而表層色澤較暗，故通稱為白心可鍛鑄鐵。特種鑄鐵鐵、耐熱鑄鐵和耐腐蝕鑄鐵。為了使鑄鐵具有這些特別使用性能，需〔例如一般白口抗磨鑄鐵〕，也有低合金鑄鐵、中合金鑄鐵和高合金鑄鐵〔如中錳抗磨用球墨鑄鐵及高鉻抗磨用白口鑄鐵等〕。對任何一種特種鑄鐵而言，首先是要求具備肯定的使用性能，如抗磨、耐熱等。但由于是用來制造機器零件，就需要保證有肯定的機械性能，主要是強度和塑性，為此需要在鑄鐵的化學(xué)成分設(shè)計上，考慮同時滿足特定的使用性能和肯定的機械性能這兩方面的要求。方面，與非合金化的鑄鐵有顯著的差異。大多數(shù)合金元素降低鑄鐵的鑄造性能，而含有大量合金元素的特種鑄鐵的鑄造性能通常是很差的，在鑄造過程中簡潔產(chǎn)生多種鑄造缺陷，因此需要針對各種鑄鐵在熔煉和鑄造方面的特性，實行適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，防止缺陷的發(fā)生，以保證鑄件的質(zhì)量。鑄鐵的熔煉熔煉對保證鑄件質(zhì)量的重要性熔煉鐵液是生產(chǎn)鑄鐵件的重要環(huán)節(jié)。鑄件質(zhì)量包括內(nèi)在質(zhì)量、外觀質(zhì)量以及是否形成缺陷等，這些都與鐵液方面因素有直接的關(guān)系。如鐵液的流淌性、薄壁和構(gòu)造簡單鑄件的成型性以及冷隔缺陷等受鐵液溫度的影響，而熔煉的鐵液化學(xué)成分是否符合要求，則對鑄件響鑄鐵的強度和鑄件的致密度，而且還與鑄件形成氣孔、裂紋等缺陷有關(guān)。隨著機械制造科學(xué)的進(jìn)展，對鑄鐵提出薄壁、高強度的要求，鑄件的最小壁厚由過去4~6mm減小至2~3mm，這要求相應(yīng)提高鐵液澆注溫度。鐵液溫度還對鑄鐵件的內(nèi)在質(zhì)量有重要的影響，如灰鑄鐵件的質(zhì)量指標(biāo)〔GZ〕，即與鐵液溫度有顯明的關(guān)系。在球墨鑄鐵成功的先決條件。對鐵液質(zhì)量的根本要求出爐溫度1330-14100C。在500C，故依據(jù)鑄鐵牌號〔自HT100至HT350〕和鑄件構(gòu)造條件的具體狀況，鐵液出1380-14600C〔2-4mm〕鑄件時，出爐溫度還應(yīng)提高20-300C。為了滿足澆注鑄件的需要，不同牌號可1460-14800C。對球墨鑄鐵及其它變質(zhì)處理的鑄鐵，在其球化一孕育處理過程中鐵液的溫度會有顯著的下降，為了補償鐵液的溫度損失，需相應(yīng)提高鐵液的出爐溫度?；瘜W(xué)成分熔煉得到的鐵液化學(xué)成分需要滿足鑄件的規(guī)格要求。要環(huán)節(jié)。即依據(jù)鐵水化學(xué)成分的要求，考慮沖天爐在熔煉過程中元素的變化和爐料的實際狀況，計算出各種金屬爐料的協(xié)作比例。如，HT20-40鑄鐵的化學(xué)成分范圍為：C3.3-3.5%、Si1.5-2.0%、Mn0.5-0.8%、S<0.12%、P<0.25%。用于配置HT20-40的金屬料平2。2HT20-40的金屬料平均成分爐料爐料%名稱CSiMnPSZ154.191.560.760.040.036生鐵回爐3.281.880.660.070.098料廢鋼0.150.350.500.050.05所用鐵合金為含硅45%硅鐵，含錳75%的錳鐵。熔煉過程中元素的變化為：Si–15%、Mn–20%、S+50%。其配料計算如下：計算爐料中各元素的變化爐料含碳量: C鐵水%=1.8%+0.5C爐料%鐵水所需的平均含碳量為3.4%，按上式算得C爐料%=3.2%；爐料含硅量:1.75%，硅的熔15%，則爐料含錳量Mn鐵水=0.65%，熔煉燒損20%，故Mn爐料=0.65/〔1-0.20〕=0.81%；S鐵水=0.12%50%，則：S爐料=0.12/〔1+0.5〕=0.08%；爐料含磷量磷在熔煉過程中變化不大，P爐料=P鐵水<0.25%綜合上列計算結(jié)果，所需配置的爐料平均化學(xué)成分為：C3.2%、Si2.06%、Mn0.81%、S爐料<0.08%、P爐料<0.25%初步確定爐料配比回爐料的配比:主要取決于廢品率和成品率，它隨具體生20%。生鐵和廢鋼配比:χ%80%-χ%。3.2%，生鐵、廢鋼、回爐料的含碳量各為4.19%、0.15%、3.28%，可列出下式：4.19χ+0.15〔80-χ〕+3.28′20=3.2′100χ=60.0%。故鐵料配比為：Z1560%20%、20%。然后按上述配比及各種爐料的成分，計算協(xié)作后的爐料3。3爐料成分爐爐配C%Si%Mn%S%P%料名稱比%成數(shù)成數(shù)成數(shù)成數(shù)成數(shù)分量分量分量分量分量Z164210000000.50.19 .51 .56 .94 .76 .46 .036 .022 .04 024回23010000000.爐料0.28 .66 .88 .38 .66 .13 .098 .020 .07 014廢20000000000.鋼0.15 .03 .35 .07 .50 .10 .050 .010 .05 010合131000.計計00.20.39.69.052048要320<<0求成分.20.06.810.08.25差000合合額.00.67.12格格計算鐵合金參加量硅鐵參加量今缺硅量0.67%100公斤爐料需加0.67公斤。所用硅鐵含硅量為45%100公斤爐料需加硅鐵0.67/0.45=1.5公斤錳鐵參加量同上法計算，每100公斤爐料需參加含錳75%的錳鐵為：0.12/0.75=0.16公斤。制定配料單依據(jù)配比和層鐵量，確定每批爐料中各種爐料的重量，寫出配料單。設(shè)層鐵500公斤，可算得每批鐵料的組成為：生鐵：500′60%=300公斤、廢鋼：500′20%=100公斤、回爐料：500′20%=100公斤、45%硅鐵：500′1.5%=7.5公斤、75%錳鐵：500′0.16%=0.8公斤。有害成分〔磷、硫以及其它干擾鑄鐵正常結(jié)晶和組織掌握的微量元素等〕，掌握在限量以下。脫硫沖天爐熔煉中鐵液中硫的來源，一是爐料中固有的硫，二是從焦碳中吸取的硫。酸性沖天爐不具有脫硫力量，堿性沖天爐能在肯定程度上起到脫硫的作用。爐渣堿度在肯定范圍內(nèi)提高時，有利于降低鐵液含硫量；溫度FeO有利于脫硫。但當(dāng)生產(chǎn)球墨鑄鐵件時，除了用熱風(fēng)沖天爐進(jìn)展?fàn)t內(nèi)脫硫外，還常承受爐外脫硫的措施。爐外脫硫的根本要點是盡量擴大脫硫劑與鐵液之間的接觸面積，以加強脫硫效果。常用方法有：利用電石脫硫的搖動包脫硫法、噴射脫硫法、機械脫硫法、機械攪拌脫硫法和多空塞脫硫法等。脫磷磷對鑄鐵的機械性能，特別是對球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵的韌性有害，因此要嚴(yán)格掌握鑄鐵的含磷量。沖天爐熔煉的脫磷力量很弱。因此對鐵液的含磷量只能通過配料來掌握。應(yīng)承受肯定比例的低磷生鐵和廢鋼進(jìn)展配料。鐵液純潔，含有的渣、氣體、夾雜物量少。程中依據(jù)爐料重量，參加肯定量的石灰石CaCO3作為溶劑。石灰石——熔渣。熔渣易于與鐵液分別便于去除。當(dāng)熔渣粘度高時，可參加一些螢石〔CaF2〕，以降低爐渣熔點。鑄鐵的熔煉方法及其特點電爐熔煉，電孤爐熔煉，反射爐熔煉，以及由某些方法的聯(lián)合，如沖天爐一電孤爐、沖天爐一感應(yīng)電爐雙聯(lián)法等。沖天爐熔煉法1。爐身、風(fēng)箱及煙道等用鋼板焊成。爐身內(nèi)部通常砌以耐火磚層，以便抵擋焦碳燃燒產(chǎn)生的高溫作用。為了儲存鐵液，多數(shù)沖天爐都配有前爐。稱為底焦。在底焦的上面交替裝有一批批的鐵料〔生鐵、廢鋼、回爐料、鐵合金等〕、焦碳及熔劑〔石灰石、螢石等〕。通過鼓風(fēng)，使底焦猛烈燃燒，產(chǎn)生的高溫爐氣沿爐身