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灰口鑄鐵再利用白口化趨勢(shì)控制

廢棄的鑄鐵類零件是鑄造廠的主要加工原料，鑄鐵冶煉過程中白口化趨勢(shì)直接影響最終產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)和性能，白口化趨勢(shì)是指從石墨向滲碳體過渡的過程。鑄鐵白口化趨勢(shì)高，傾向于純白口化或雜色白口化將導(dǎo)致鑄鐵的硬度增加、機(jī)械加工性能下降；然而低白口化趨勢(shì)對(duì)鑄鐵結(jié)構(gòu)有益，能夠提高鑄鐵的抗壓強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度和耐磨性。由于原材料的成分和大小也會(huì)影響白口化趨勢(shì)，因此為得到特定結(jié)構(gòu)的鑄鐵，要研究熔爐和原材料，同時(shí)進(jìn)行特定的冶金過程控制，以得到期望的微觀結(jié)構(gòu)鑄鐵。

在灰鑄鐵重熔回收過程中，如果白口化趨勢(shì)控制得不好，則會(huì)產(chǎn)生大量的白口鑄鐵。為了避免產(chǎn)生白口鑄鐵，許多鑄造廠的熔爐類型、可用鑄造添加劑等受到限制。研究通過使用柴油加熱回轉(zhuǎn)爐和FeSi合金改變鑄鐵結(jié)構(gòu)，利用廢棄的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體再生產(chǎn)灰口鑄鐵。在熔融金屬中加入不同比例的FeSi合金，測(cè)試W型樣品兩種不同楔形塊的邊緣冷卻情況，冷卻模量分別為0.45cm和0.54cm，碳當(dāng)量的測(cè)試在亞共晶范圍內(nèi)進(jìn)行。把廢棄的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體在容量為60kg的柴油加熱回轉(zhuǎn)爐內(nèi)融化，同時(shí)在熔爐內(nèi)加入2kg石墨電極作為滲碳劑以補(bǔ)償熔煉過程由于加入石灰石除熔渣而造成的碳損失。試驗(yàn)時(shí)，熔爐溫度加熱到1485℃并保持10min，然后加入預(yù)熱溫度為1470℃的鋼包，在金屬流內(nèi)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%、1.5%和2%的FeSi合金。待冷卻至室溫后，從模具中取出鑄件并仔細(xì)檢查楔形樣品的編碼，確保樣品沒有自由型內(nèi)表面和殘?jiān)?。利用光譜分析法獲得不同條件下樣品的微觀結(jié)構(gòu)并進(jìn)行分析：在0.54cm楔形樣品里加入2.0%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）FeSi合金后，0.54cm的純白口化趨勢(shì)從19.6%降為0，同時(shí)其非純白口化趨勢(shì)從33.71%降為9.59%。加入類似質(zhì)量比的FeSi合金后鑄造組織中的碳處于自由相位，這也說明鑄鐵中的石墨片均勻地分布在鐵矩陣?yán)?。在冷卻模量低于0.45cm情況下，也能夠獲得純白口化趨勢(shì)為0的鑄鐵產(chǎn)品。硬度測(cè)試結(jié)果表明，加入FeSi合金后會(huì)降低鑄鐵的硬度，在加入2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）FeSi合金時(shí)鑄鐵硬度降低的最明顯。

刊名：Materials Research（英）

刊期：2013年第16期

作者：Saliu Ojo Seidu et al

編譯：于立嬌