岳 海，趙超云

（邵陽維克液壓股份有限公司，湖南邵陽 422001）

HT300的液壓油泵鑄件在由沖天爐改用中頻感應電爐生產(chǎn)時，產(chǎn)品試驗時出現(xiàn)容積效率不穩(wěn)定現(xiàn)象，通過液壓工程師各種試驗及對比分析，最終把關(guān)注點放在了油泵最關(guān)鍵的一對摩擦副材料上，而這對關(guān)鍵摩擦副材料采用的就是我公司自行生產(chǎn)的HT300灰口鑄鐵。我們將中頻爐生產(chǎn)的鑄件與公司所要求達到的《液壓件鑄件驗收技術(shù)標準》進行對比后發(fā)現(xiàn)，材料中A型石墨的含量遠遠達不到標準所要求的80%的數(shù)量，為此，我們提出控制鑄件石墨型態(tài)，提高A型石墨比率的攻關(guān)課題。

1 取樣調(diào)查

對比原沖天爐生產(chǎn)的鑄件以及公司技術(shù)標準，通過金相分析發(fā)現(xiàn)，我們現(xiàn)在中頻爐生產(chǎn)的鑄件，抗拉強度和基體組織中珠光體含量等都能滿足標準的要求，唯一不能達標的是石墨形態(tài)。原沖天爐熔煉的鑄件中A型石墨能達到標準所要求的80%，而現(xiàn)在中頻爐熔煉生產(chǎn)的鑄件A型石墨含量只能達到40%～50%左右，存在很多的D、E形石墨如圖1、圖2。抽取3件試驗不合格零件做化學成分分析見表1，金相檢測結(jié)果見表2.

圖1 改進前3號試樣30%A+70%D、E

圖2 改進前2號試樣50%A+50%D、E

2 生產(chǎn)現(xiàn)狀及分析

1）熔化設備為1t中頻感應酸性爐襯電爐。

2）每爐金屬料1t，其中廢鋼300kg，廢鋼屑100kg，回爐鐵600kg，75硅鐵8kg，65錳鐵8kg，增碳劑12kg，增硫劑6kg.

3）采用爐內(nèi)孕育，75硅鐵在出鐵前加入電爐內(nèi)，攪拌熔解，加入量為0.8%。

4）鐵液出爐溫度1460℃～1480℃，澆注溫度1300℃～1380℃.

表1 化學成分與力學性能

表2 金相檢測結(jié)果

中頻電爐熔煉的特點是鐵液過冷度與白口傾向大[1]，而回用的鋼屑大部分為40Cr、38CrMoAl、20CrMnTi等合金鋼材料，反石墨化元素多，更易產(chǎn)生D、E型石墨，而單次孕育的方式，隨著澆注時間的延長，容易造成孕育衰退。

3 實 驗

圍繞如何提高鑄件中A型石墨的比率，有效控制石墨形態(tài)，我們持續(xù)進行了數(shù)十次的全程跟蹤試驗，并從鑄件本體直接取樣進行基體組織和石墨形態(tài)的檢測，通過金相分析來指導試驗，試圖找出各種不同控制條件下生產(chǎn)的鑄件與技術(shù)標準的差異。

A型石墨需在冷卻速度較低、過冷度較小的情況下形成，呈均勻分布的彎曲片狀，其長度因鑄鐵的生核條件和冷卻速率而不同。根據(jù)A型石墨的結(jié)晶析出原理和生長機制，通過控制爐料配比、鐵液的熔煉過程、出爐溫度、澆注溫度、澆注時間以及后期孕育處理等方法進行了不同的試驗。

首先，對爐料配比進行調(diào)整如下：

Z18生鐵50kg，回爐鐵600kg，廢鋼350kg，75硅鐵7kg，65錳鐵8kg，增碳劑14kg，增硫劑5kg。

不同的澆注溫度和孕育方法等，都會對石墨形態(tài)造成很大的影響。表1和表2為跟蹤試驗的典型對比數(shù)據(jù)資料，把試驗的鑄件與實際產(chǎn)品性能試驗結(jié)果結(jié)合起來，找到了鑄件滿足產(chǎn)品性能要求的控制方法，雖然離A型石墨80%的技術(shù)標準要求還有一點距離，但在中頻爐熔煉中運用常規(guī)手段穩(wěn)定地獲得60%～75%的A形石墨（見圖3、圖4），還是值得同行借鑒的。

圖3 改進后3號試樣70%A+30%D、E

圖4 改進后2號試樣70%A+30%D、E

3.1 多級孕育

采用三級孕育處理方式，出鐵時用粒度為5mm～10mm的75硅鐵隨流孕育，加入量為0.45%，轉(zhuǎn)包時用粒度為3mm～5mm的75硅鐵孕育，加入量為0.2%，澆注時用40目75硅鐵粉隨流孕育，加入量為0.05%。鐵液在12min內(nèi)必須澆注完畢。多級孕育能達到鐵液充分孕育的效果，有效防止孕育衰退，降低鐵液的過冷傾向，促使鐵液按穩(wěn)定系共晶進行凝固，對石墨形態(tài)亦會發(fā)生積極的影響，同時還能細化晶粒，提高組織和性能的均勻性，降低對冷卻速度的敏感性，使鐵液在很短的時間內(nèi)形成大量的均勻分布的核心，細化了共晶團和石墨，使石墨由枝晶間狀的D、E型分布轉(zhuǎn)變成細小均勻的A型分布，使鑄鐵的力學性能得到改善[2]。

3.2 控制使用回爐鐵

由于早期中頻爐熔煉產(chǎn)生D、E形石墨的鑄件和回爐鐵的再利用，很容易導致鑄件D、E形石墨廣泛存在的局面，應減少這種回爐鐵的使用量。

3.3 控制鐵液出爐溫度

鐵液出爐溫度控制在1480℃～1500℃左右，高溫過熱及長的保溫時間，使初生奧氏體形核困難，能使熔液內(nèi)已有的異質(zhì)核心消失或功能下降，使奧氏體晶粒數(shù)目變少。同時增大了過冷度，不利于石墨形核[3]。

3.4 控制合金元素

石墨化元素（Si、Ni、Cu等）可以提高穩(wěn)定共晶溫度，增大共晶溫度區(qū)間，從而增加了碳的活度，提高石墨化能力，有利于A型石墨的析出和生長。碳化物形成元素（如：V、Cr、Mo、W 等）恰恰相反，應該嚴格控制[4]。

3.5 硫的含量控制在0.08%～0.12%

一定的硫含量能改善石墨形態(tài)，并細化共晶團，能使石墨長度變短，端部變純，形態(tài)變得彎曲，因此能提高灰鑄鐵的性能[5]。

3.6 控制澆注溫度和速度

高的澆注溫度過冷度大，不利于A形石墨的形成，要求鐵液出爐溫度1480℃～1500℃，澆注溫度1300℃～1360℃，尤其澆注溫度必須在這個區(qū)間范圍。

4 結(jié) 論

通過試驗，我們用中頻爐熔煉的方法能夠在HT300鑄件中將A型石墨含量穩(wěn)定的控制在60%～75%之間，生產(chǎn)的鑄件已能通過產(chǎn)品的最終試車檢驗，能滿足產(chǎn)品性能的要求。這些控制手段將制定成標準后用于規(guī)范化生產(chǎn)。

[1]張文和，丁俊，聶富榮.鑄鐵的SiC 孕育預處理[J］.鑄造，2009（05）：279-281.

[2]馬國棟.鑄鐵牌號與金相圖譜速用查詢及金相檢驗技術(shù)創(chuàng)新應用指導手冊[M］.北京：中國知識出版社，53-54.

[3]周繼揚.鑄鐵彩色金相學[M］.北京：機械工業(yè)出版社，44-45.

[4]李傳栻.灰鑄鐵的組織和幾種合金元素的影響（二）[J］.鑄造縱橫，2005（1）：15-16.

[5]劉金海，趙雪勃，王磊，等.高強度灰鑄鐵生產(chǎn)中不可忽視的技術(shù)問題[J］.鑄造設備研究，2008（6）：12-13.