摘要：QT6003鑄件木休，在同一厲域出現的色澤不一致（俗稱(chēng)“花臉”）、硬度不同，硬度HB相差(30-40)的缺陷。經(jīng)分析認為：球鐵鐵液在同一區域結晶凝固時(shí)，存在著(zhù)溫度差過(guò)高和結晶凝崮時(shí)倒過(guò)長(cháng)形成的。

問(wèn)題提出：在生產(chǎn)球鐵QT600-3的過(guò)程中，我們遇到鑄件本體在加工之后出現了同一區域色澤不同的隋況

俗稱(chēng)“花臉”，如圖1、圖2所示。

在這同一區域的加工血上進(jìn)行硬度檢測，可以發(fā)現硬度HB值州差30-40，顏色較淺的部位硬度較高：HB可達到210-220;顏色較深的部位硬度較低，為170-180，而同一區域球化率卻沒(méi)有大的變化，球化率均>80%。一般情況下，鑄件本體上出現的“花臉”情況，客戶(hù)并不太重視這些有損力學(xué)性能的鑄造缺陷，但是枉生產(chǎn)OT600-3的電梯繩輪鑄件時(shí)，客戶(hù)的確非常重視這種鑄造缺陷問(wèn)題。因為電梯繩輪表面需

要有一定的硬度和耐磨性，他們對機加工后的鑄件本體都要進(jìn)行100%的硬度檢測才算合格。而出現發(fā)黑發(fā)暗色澤的部位硬度HB卻只有170-180用戶(hù)不能接受這種產(chǎn)品，按廢品給予退回。是什么因素造成球鐵鑄件山現“花臉”缺陷？一般情況下，有些企業(yè)的技術(shù)人員會(huì )認為這一區域鐵液在結晶時(shí)溫度高、冷卻速度慢，可能會(huì )造成“花臉”缺陷。但從澆注系統和澆注過(guò)程的分析中，大家又可發(fā)現“花臉”區域的鐵液并不是鑄件最晚凝固的區域，出現“花臉”的區域是在鑄件的下箱底部，而澆注系統是在鑄件的頂部，整個(gè)鑄件的凝固方式基本上是從下至上的順序凝固方式，最后凝固的鑄件上部卻沒(méi)有出現“花臉”缺陷。鑄件外圓直經(jīng)520mrn，壁厚在60-70mm左有，高度120mm，重量為83kg，用樹(shù)脂砂工藝生產(chǎn)。

早在2009年，戎們和法國一家公司的合作中，在為法國圣哥班公司生產(chǎn)的DN1400mm閥門(mén)的閥芯時(shí)（見(jiàn)圖4），材質(zhì)為GGG50（直徑1400mm，單重720kg，壁厚50-1400mm）。外方要求鑄件本體的金相組織中的球化率>85%．且檢測金相的位置是在鑄件本體的下箱某部位。

2.2選用合適的澆注溫度點(diǎn)

合適I佝澆注溫度是指球鐵鐵水進(jìn)入型腔后，在型壁和激冷材料的作剛F，能夠在短時(shí)間內完成鑄件整體的結晶凝固，減少鎂元素迂徙偏析的時(shí)問(wèn)，在鑄件本體各部位都能飽有足夠的殘鎂量，以此來(lái)完成鎂對石墨的球化、對摹體組織生長(cháng)的促進(jìn)作用。由于各企業(yè)托生產(chǎn)球鐵鑄件巾采用的T藝、材料、鑄件結構、鑄件重量小同等因素，澆注湍度的制定都是食業(yè)根據實(shí)際情況來(lái)確定。合適的澆注溫度，確實(shí)能夠防止球鐵鐵液在結晶凝固過(guò)程中鎂的過(guò)量遷徙偏析，減少利防止球鐵鑄件出現“花臉”狀況。我們對澆注鐵水溫度進(jìn)行了嚴格的控制，有效地減少QT600-3出現“花臉”的的狀I(lǐng)兌，同時(shí)還預防了球鐵鑄件締孔的出現。

2.3增加殘留鎂的補償量

由于鑊元素在鐵液中存在著(zhù)遷徙偏折的問(wèn)題，它的偏析是育方向性的，即從未結晶的鐵液相對溫度較低的部位，向鐵液相對溫度較高的部忙空間運動(dòng)。當局部區域的鎂量遷徙偏析到剩余的殘留量只能滿(mǎn)足石墨的球化后，沒(méi)有能力再對區域基體組織的生長(cháng)起作用時(shí)，蕈體組織在缺少鎂元素與其他兀素的共同配合作用時(shí)，出現預期Z外的蘑體組織，色澤發(fā)暗、硬度較低的“花臉”狀況。如果局部鐵水巾的鎂，過(guò)量遷徙偏析到其殘存量連促成有器球化的能山都不足日-1一蠟萄襄望鐵局部的球化衰退現象，人們常說(shuō)的半截球鐵、半截扶鐵就是這樣形成的。

當時(shí)我們認為：鑄件下箱底部冷卻速度比上箱快，較早冷卻位置的球化率耍高于較晚冷卻忙置的球化率，就同意了這種檢測方法。然而事實(shí)卻與想象截然相反，檢測到的下箱鑄件表而球化蘋(píng)遠遠低于二箱的球化率。針對這種發(fā)現義對補縮胃口根部進(jìn)行了金相榆測，檢測的結果是冒口根部的球化率良好?；谏鲜霭l(fā)現的現象，對其它球鐵鑄件產(chǎn)品也進(jìn)行了本體不同部位的金棚檢測，其結果同樣證

實(shí)了上述現象的存在。這種現象如果真的成立，那就是對球鐵生產(chǎn)過(guò)程，普遍認知的一個(gè)修止和補充（普遍的認識是：球鐵鑄件最早冷卻部位的球化率最好，向最晚冷卻的水冒口部位球化率最差）。

在下箱鑄件指定位置上加了相應的冷鐵，其結果是：此處的球化率結果好于未加冷鐵的同一平而的附近位置球化率，但其球化率仍然比鑄件上表而的球化率差。

2研究分析

我們對不同重量不同型號不同規格的閥門(mén)產(chǎn)品：如閥體、閥蓋、閥芯等其他部件也進(jìn)行了對比性的檢驗。同時(shí)我們還對非閥門(mén)產(chǎn)品的球鐵鑄件也進(jìn)行了同樣的對比性檢驗，其結果都證實(shí)上述現象的存在。首先將一部分球鐵的過(guò)熱補縮胃口件進(jìn)行小心鉆孔試驗，如圖5所示。

試驗結果：肯寺H當部分冒門(mén)中司鉆不動(dòng)，出現了硬質(zhì)點(diǎn)（反白口），而與其相連的鑄件在加工過(guò)程中則沒(méi)有出現這種情況。將上述過(guò)熱補縮茸口件，鋸開(kāi)后觀(guān)察中間的金相，它的球化率均高于鑄件的本體，且中心部位有白色亮點(diǎn)，亮點(diǎn)的硬度非常高，形成了反白口組織。首先從球鐵鑄鐵熱節內部的反白口的聚集物加以分析：這些反白口的聚集物是鎂和稀土元素聚集量過(guò)多促成的（化驗證實(shí)此部位堿存鐵液中的碳、鎂、稀土及硫的含量都偏高）。這些碳化物聚集在球墨鑄鐵最后凝固部位的中心。鎂和稀十兩元素是促成碳化物產(chǎn)生的土要因素，鎂元素的作用更強。鑄件本體的結構（有厚大熱節）也是造成球墨鑄鐵產(chǎn)生反白口缺陷的一種因素。

碳化物產(chǎn)生的前期條件：

(l)存在著(zhù)促進(jìn)碳化物牛成的元素（鎂和稀土過(guò)飽和的質(zhì)量）。

(2)溶液結晶凝固前具有使鎂和稀土元素可以遷徙偏析的溫差條件。

(3)在溶液從初次結晶至完全凝固過(guò)程中，有鎂和稀土元素移動(dòng)的充分時(shí)間。

(4)在溶液從初次結晶至完全凝吲過(guò)程中，具備鎂和稀土元素進(jìn)行過(guò)多聚集的空位條件。

我們再來(lái)分析OT600-3電梯繩輪最后凝同的區域狀況，雖然鑄件上部區域很厚大、又是溫度最高區、凝固時(shí)間最長(cháng)。但由于鎂元素的遷徒偏析聚集在此，雖然會(huì )有部分鎂在繼續沸化逃逸，但其殘鎂量仍然較高，所以鎂元素除能完成石墨球化外，還有能力和其他元素配合完成此區域的基體

組織（珠光體）的生長(cháng)。所以盡管鑄件上部位的厚度與下部位厚度相同或大于下部厚度，所以導致“花臉”現象的出現。

1. 采用同時(shí)凝固方式的澆注系統設計為滿(mǎn)足鑄件各區域的溫度均衡分布，我們設計和改進(jìn)了鑄件的澆注系統，使其在滿(mǎn)足球鐵鐵水分流充型方式的基礎上，又采用了底部澆注工藝。此種澆注方式很好的調節，鐵水的熱量分配，解決了鑄件的花臉問(wèn)題。依據這一原理我們對可能出現花臉缺陷的電梯繩輪：QT600-3的鑄件工藝進(jìn)行了改進(jìn)，避免了同類(lèi)鑄件出現花臉缺陷的發(fā)生。到目前為止，在6個(gè)月的生產(chǎn)過(guò)程中，OT6003電梯繩輪產(chǎn)品只在初期出現了兩件“花臉”廢品。后來(lái)的生產(chǎn)中再沒(méi)有出現過(guò)此類(lèi)廢品，如圖6和圖7：

2. 選用合適的澆注溫度點(diǎn)

合適的澆注溫度是指球鐵鐵水進(jìn)入型腔后，在型壁和激冷材料的作用下，能夠在短時(shí)間內完成鑄件整體的結晶凝固，減少鎂元素迂徙偏析的時(shí)問(wèn)，在鑄件本體各部位都能飽有足夠的殘鎂量，以此來(lái)完成鎂對石墨的球化、對基體組織生長(cháng)的促進(jìn)作用。由于各企業(yè)托生產(chǎn)球鐵鑄件中采用的工藝、材料、鑄件結構、鑄件重量小同等因素，澆注溫度的制定都是企業(yè)根據實(shí)際情況來(lái)確定。合適的澆注溫度，確實(shí)能夠防止球鐵鐵液在結晶凝固過(guò)程中鎂的過(guò)量遷徙偏析，減少利防止球鐵鑄件出現“花臉”狀況。我們對澆注鐵水溫度進(jìn)行了嚴格的控制，有效地防止QT600-3出現“花臉”

的的狀況，同時(shí)還預防了球鐵鑄件縮孔的出現。

3. 增加殘留鎂的補償量

由于鑊元素在鐵液中存在著(zhù)遷徙偏折的問(wèn)題，它的偏析是育方向性的，即從未結晶的鐵液相對溫度較低的部位，向鐵液相對溫度較高的部忙空間運動(dòng)。當局部區域的鎂量遷徙偏析到剩余的殘留量只能滿(mǎn)足石墨的球化后，沒(méi)有能力再對區域基體組織的生長(cháng)起作用時(shí)，基體組織在缺少鎂元素與其他元素的共同配合作用時(shí)，出現預期之外的基體組織，色澤發(fā)暗、硬度較低的“花臉”狀況。

如果局部鐵水中的鎂，過(guò)量遷徙偏析到其殘存量連促成石墨球化的能山都不足時(shí)，就會(huì )出現鐵局部的球化衰退現象，人們常說(shuō)的半截球鐵、半截扶鐵就是這樣形成的。

為了補償鎂元素的過(guò)量遷徙偏析，防止球銑鑄件出現“花臉“的鑄造缺陷，增加鎂量補償的方法，確保這一區域有足夠的殘鎂數量。這些殘鎂不僅滿(mǎn)足了石墨球化的作用，同時(shí)還能配合其他元素，共同完成對此部位基體組織生長(cháng)所起到的促進(jìn)作用。利用增加鎂元素的微過(guò)飽和量，來(lái)控制基體組縱的生長(cháng)過(guò)程，解決了球鐵“花臉”缺陷。但殘鎂量過(guò)高會(huì )帶來(lái)諸多鑄造缺陷問(wèn)題。

4. 結束語(yǔ)

生產(chǎn)以珠光體為星體的球墨鑄鐵，應注意鑄件本體局部區域會(huì )出現“花臉”缺陷?！盎槨背霈F后應從以下幾個(gè)方面去解決：采用l刊叫凝固方式的澆注系統設計；(2)選用合適的澆注溫度點(diǎn)；

3)增加殘留鎂怕補償量，叮有效地避免“花臉”缺陷的發(fā)生。

（本文轉載出自百鑄聯(lián)盟）