新品类铸铁回环型齿轮的压迫冶铸实验探讨

　　ADI球墨铸铁理想金相组织的设计ADI球墨铸铁实质上是在钢的基体组织中加入一定数量的石墨球，因此，ADI球墨铸铁的性能是由石墨球和基体组织决定的。基体组织性能是由等温淬火处理获得，而石墨球细化后，可提高石墨球的圆整度以及细化铁素体的晶粒，这对提高球墨铸铁的性能有利。

　　渗碳体数量增加，尤其是呈网状分布时，将严重影响球铁韧性。渗碳体超过2后，将提高脆性转变温度。因此游离渗碳体数量不得超过2.石墨在基体金相组织合格的条件下，石墨的形状与大小对延伸率和冲击值的影响极大。球状石墨和团状石墨都能保证球铁良好的韧性，球化越好，韧性也越好，强度、延伸率、冲击值也越高。石墨细小，数量增多，共晶团细化，也明显提高其韧性。

　　理想的金相组织结构设计球铁基体中铁素体应超过85，珠光体应低于10.磷共晶数量小于1.化学成份选择合理的化学成份是保证球铁金相组织和机械性能合格的必要条件。因此，在实际生产中应综合考虑铸件的要求并结合原材料及生产条件选择化学成份。碳：随着碳当量(CE=C 1/3Si)提高，铸态球墨铸铁的铁素体量增加，因而冲击值也随之提高。一般铸态ADI球墨铸铁碳当量选取4.3～4.6.硅：硅是促进石墨化元素，硅由炉料加入和孕育剂加入，以孕育剂方式加入铁水中的硅使石墨晶核急剧增加，强烈促进石墨化，细化共晶体，提高韧性，采用冲入法球化工艺时，确定硅的上限为2.7( 含硅量为2.4)。过高的含硅量，虽能保证铁素体化，但却显著提高脆性转变温度，增加了球铁常温脆性。

　　锰：锰量增加对铸态高韧性球铁不利，锰使珠光体增加并细化，铁素体减少，延伸率下降。国外采用高纯生铁制造铸态高韧性球铁，锰低于0.03，根据我国生铁资源，我们选择锰量应低于0.2.磷：磷对韧性影响非常明显，磷量控制在0.03以下。硫：硫高影响球化，亦严重影响韧性，要求原铁水硫量尽可能低， 终含量控制在0.03以下。

　　镁和稀土：ADI球墨铸铁在保证球化合格的条件下应尽量降低镁和稀土含量，选择含镁量0.03～0.06，含稀土0.02～0.04较好。为提高新品类铸铁回环型齿轮的等温淬火的淬透性和综合机械性能，添加了一些必要的合金元素。尽量减少干扰球化的元素。熔炼与处理技术根据生产实践经验，要获得合格的铸态ADI球墨铸铁，首先必须获得高温低硫铁水。因此在冲天炉条件下满足强韧性球铁的化学成份要求，就必须采取一定的技术措施才能保证。

　　原材料选择新生铁：生铁碳含量一般都能满足需要，主要选择Si在2.0以下的生铁牌号，我们选用的是本溪生铁Z15或Q18，严格控制新生铁的Mn、P、S含量。废钢：废钢用以调整铁水中的碳、硅含量并改变生铁遗传性。选用不带锈的低碳钢厚钢板废边角料。比例在10以下。回炉料：选用同牌号的回炉料，表面清理干净分类堆放，块度不超过炉径的1/3，比例占20.

　　焦碳：选用硫量应小于1.0的机焦并烘干，以获得高温低硫铁水。球化剂：选用XtMg5-8稀土硅铁镁合金。孕育剂：采用Fe-Si75硅铁作孕育剂和铋复合孕育剂。

　　冲天炉熔炼我们采用的是1.5t/h两排大间距热风酸性冲天炉熔炼。出铁温度高且稳定，在总焦铁比1：6的情况下，铁水温度达到1500℃，使用电石在炉内脱硫，用量为2～4，并在炉内加入5～8生石灰，总脱硫可达40～50.为避免炉衬侵蚀严重，加大生石灰加入量，增大渣量并开渣口操作。

　　球化处理工艺采用凹坑冲入法进行球化处理，将块度15～20mm的球化剂堆放在预热至暗红的凹槽内，加入覆盖孕育剂0.7，上面再覆盖一层焦碳粉末和草灰紧实，一般不再加盖铁屑或钢板。这时焦碳粉末充填在孕育剂和球化剂缝隙中，暂时隔离铁水与球化剂，从而延缓球化剂的反应时间，基本无镁光和烟尘，这提高了球化处理时炉前的能见度，改善了车间环境，此时焦碳粉末在高温铁水作用燃烧放出热量以补偿球化产生的降温。吸收率也大幅度提高，出炉温度>1500℃，二次倒包处理温度为1450℃～1470℃，球化剂加入量为1.5，反应速度控制在1min，处理后搅拌扒渣，覆盖珍珠岩，浇注，浇注温度控制在1360℃。

　　孕育处理工艺为充分利用孕育处理良好效果，采用三次孕育和复合孕育，覆盖剂孕育加入量0.7，二次倒包处理扒渣后加入浮硅0.4，同时加入0.2铋复合孕育剂，三次孕育在浇注时随铁流加入0.2硅铁粉末(粒度3～5mm)，使铁水在浇注过程中始终处于良好的孕育状态，并避免衰退。试样制作齿轮毛坯压迫成形后，首先检查铸件质量是否有气孔、冷隔等缺陷，然后从齿轮毛坯上切取试样做成分、组织、性能分析，以调整和确定压迫工艺参数。

　　铸型预热温度铸型的预热温度对制件的机械性能有较大的影响，因此，从对制件的质量来说，必须考虑铸型的预热温度。铸型的温度主要影响制件的凝固、冷却速度。

　　对齿坯零件铸型的工作温度选择在200℃～300℃为宜。为了保持铸型温度的基本恒定，在生产实际中，应设置铸型的加热装置和采取冷却措施。浇注温度为了提高金属型的寿命，应采用较低的浇注温度，但对较小的零件，为了能保持较长的凝固时间，以便加压，应取较高的浇注温度。球铁的浇注温度低，虽容易产生气孔，但金属在压力作用下凝固结晶，又有助于消除气孔。因此，取浇注温度在1320～1380℃之间。

　　压迫温度压迫温度是一个关键因素。温度过高，压迫时铁水产生飞溅，有气体等缺陷。若温度过低，铁水流动性不好，则产生上型压不下的现象。实验铁水液相线温度为1130℃左右，压迫温度控制在液相线温度 20℃。