碳当量

​生产球墨铸铁用到的经验公式 球墨铸铁中石墨成球后是能够引起铸件体积膨胀的，通常石墨球引起的体

积膨胀量是：每析出 1%的碳，铸件体积约增加 2%，而析出的碳量由公式 C 石墨=C 总－C 奥氏体给出，总含碳量高，析出的石墨就多，因此，通过提高碳含量利 用其石墨化时析出碳形成石墨球的体积膨胀来解决铸件的缩松若同时提高硅含量 则可能引起球铁的石墨漂浮缺陷； 和绝大多数物质一样，球墨铸铁也遵循热胀冷缩特性；球铁的液态收缩约为 1%/100℃，凝固收缩一般为 3%；⑴所以，铁水温度越高时铸件的收缩越大、大型 铸件其收缩也大，因此，生产上只是熔炼时要求高温以便把铁水中的杂质和所含 废气尽可能排净，而铁水浇注到铸型时不一定要太高的高温，能保持好的流动性 和充型性，不产生冷隔、冷夹就行； 1.4.2 碳当量计算公式和碳、硅、锰三元素的调节：CE=C%+1/3Si%+1/5Mn%,因 此可以看出碳、硅、锰三元素增加都能提高碳当量，但各自对碳当量的影响是不 一样的，而这三元素对铸铁组织的影响也是有很大区别的，也就是说“C、Si、 Mn”三元素各自对产品的性能影响是不一样的。生产上一定要根据产品要求的组 织性能来做调整：硅——具有强烈的石墨化倾向，是能促进铁素体化的元素，硅 高石墨球数量多，铁素体含量增加，铸件的延伸率增加，但当硅量超过 3.4%后， 厚大铸件容易发生“冷脆” ，铸件的低温冲击性能变差，要求在低温环境下工作的 铸件其含硅量不宜超过 2.5%； 锰——在球墨铸铁中能中和硫， 增强镁的球化作用， 是促进珠光体形成的元素，能提高铸件的珠光体量、增加强度、增加硬度，但锰 的最大问题是容易在晶界组织中形成偏析，显著降低铸件韧性、降低延伸率，使 产品的综合性能变差；所以，生产厚大铸件时特别要考虑硅、锰含量对产品的影

响。一般情况下控制锰的含量后铸件的综合性能能得到较好的控制，即使是高牌 号的珠光体类球铁把锰量控制在 0.6%以下也是有好处的⑵。 二、几种典型的球墨铸铁生产实例 1、 铸态高韧性铁素体球铁的生产 2.1.1 潮模砂生产纺机铸件，铸件壁厚 3-8 ㎜ 化学成分：Cw3.65%～3.8%、Siw2.6%～2.8%、Mnw≤0.4%、Pw≤0.07%、Sw≤ 0.02%;砂型含水量 5-6%、湿压强度 0.07MPa、表面硬度≥85 普通 148 造型机造 型；铁水由 5 吨/小时冲天炉熔炼，出水温度 1450-1480℃,浇注温度≥1380℃， 用 1.5%的 7-8ReMg 球化剂球化处理。 机械性能：?b=450～480 MPa，d=12.5%，生产中用 1%的 75SiFe 锤成小颗粒 压在球化剂上面，然后用铁素体孕育剂在浇注时随铁水流进行随流孕育，4 小时 后出铸件，批量生产； 纺机铸件一般要求薄壁、韧性好，运动过程中相互不干涉，受冲击力后不破 坏，因此选择铁素体基体的 QT450-10 材质，铸态生产时控制铁水硅含量偏高限， 对薄壁件加强孕育也很有必要。 2.1.2 红砂手工造型生产 QT450-10 电力配件——日本旭电机株式会社电缆隔离 体。 化学成分：Cw3.65%～3.8%、Siw2.6%～2.8%、Mnw≤0.4%、Pw≤0.07%、Sw≤ 0.02%;砂型含水量 6-8%、手工造型；铁水由 5 吨/小时冲天炉熔炼，出水温度 1450-1480℃,浇注温度≥1380℃，用 1.5%的 7-8ReMg 球化剂球化处理。 机械性能：?b=440～470 MPa，d=15%，生产中用 1%的 75SiFe 锤成小颗粒压 在球化剂上面，然后用铁素体孕育剂在浇注大包转小手包时进行转包孕育，手工

浇注，4 小时后出铸件，批量生产； 该产品不加工，外形是四方形，且在四个角上有垂直于分型面的穿孔——通 过下坭芯完成的。因为是铁素体球铁，同样道理，控制终锰量、选择高硅含量、 加强孕育，促进铁水向铁素体基体转化；因为是手工造型，适当增加型砂水分便 于起模。 2.1.3 铁模覆砂生产 QT450-10 日本东野载重工程车轴承毂、动力转向器壳体。

铸件壁厚 10-18 ㎜。 化学成分：Cw3.70%～3.85%、Siw2.6%～2.8%、Mnw≤0.3%、Pw≤0.05%、Sw≤ 0.02%;铁水由 2 吨中频电炉熔炼，出水温度 1550-1520℃,浇注温度≥1480℃，用 1.0%的 3-8ReMg 球化剂球化处理。 本体机械性能：?b=450～490 MPa，d=12-18%，生产中用 1%的 75SiFe 碎成小 颗粒压在球化剂上面，然后用铁素体孕育剂在浇注时随铁水流进行随流孕育，10 分钟后开箱出铸件，批量生产； 电炉熔炼有两大突出优势：一是成分可以调整、控制，二是温度可以控制； 对球铁生产来说还可以减少硫的危害，少用球化剂，减少铁水杂质量。 铁模覆砂生产的铸件尺寸精度高、组织致密，铸型冷却快，要求浇注温度高。 生产中控制铁水锰量、增加硅量、延长开箱时间让铸件缓慢冷却等都有利于铸件 形成铁素体基体增加延伸率。 2.1.4 冷自硬树脂砂生产 QT400-15 MAN B&W 大柴油机的主轴承盖。铸件壁厚 220 ㎜。 化学成分：Cw3.50%～3.65%、Siw2.1%～2.4%、Mnw≤0.3%、Pw≤0.05%、Sw≤ 0.02%;铁水由 2 吨中频电炉熔炼，出水温度 1550-1520℃,浇注温度≥1480℃，用

1.1%的 3-8ReMg 球化剂球化处理。 本体机械性能：?b=420～450 MPa，d=16-21%，生产中用 1%的 75SiFe 碎成小 颗粒压在球化剂上面，然后用铁素体孕育剂在浇注时随铁水流进行随流孕育，8 小时后开箱出铸件； 该铸件壁厚 200，是厚大铸件，此种情况下要特别注意的是铁水的石墨漂浮 缺陷，若发生石墨漂浮，铸件的强度降低、硬度降低、耐磨性变差，漂浮层的性 能比灰铸铁还差！在熔炼选择化学成分时，不必考虑铁水的流动性，选择碳当量 在亚共晶范围，而硅有促进铁素体形成的作用，必须维持在一定值，因此选择较 低的含碳量，锰是不利于铁素体形成的元素，仍然要控制锰的含量，但若铁水锰 含量太低则不利于铸件保持基本的强度、含锰低的炉料也不好组织；在进行球化 处理时，为了防止球化衰退问题，适当增加了球化剂用量；为了克服铁水碳当量 低补缩量不够、容易发生缩松、缩孔缺陷等毛病，在造型方面，在上箱加上厚 1/3 本体的大明冷铁，加排气孔和补缩冒口，用专用砂箱增加铸型刚度；实现批量生 产； 2.1.5 冷自硬树脂砂生产 QT400-18 JOST 公司载重车支架。铸件壁厚 18-22。 化学成分：Cw3.75%～3.85%、Siw2.6%～2.8%、Mnw≤0.3%、Pw≤0.05%、Sw≤ 0.02%;铁水由 2 吨中频电炉熔炼，出水温度 1550-1520℃,浇注温度≥1480℃，用 1.0%的 3-8ReMg 球化剂球化处理。 本体机械性能：?b=420～450 MPa，d=18-22%，生产中用 1%的 75SiFe 锤成小 颗粒压在球化剂上面，然后用铁素体孕育剂在浇注时随铁水流进行随流孕育，10 小时后开箱出铸件；批量生产； 该铸件壁厚比较均匀，所有的铸件壁上都可以取本体试样，熔炼铁水时，适

当提高硅含量使其倾向形成铁素体基体，锰量也控制在低限；造型时注意冷自硬 树脂砂对球铁的影响，布置分型面时使铸件尽量在下箱，为了确保得到高延伸率 的铸件，尽量利用余热延迟开箱时间，批量生产效果挺好。 2、 铸态混合基体球铁的生产