铸造球墨铸铁的工艺难点有哪些？

铸造球墨铸铁的工艺难点主要集中在以下几个方面，需严格控制工艺参数和材料选择以确保铸件质量：

1. 球化处理工艺控制

• 球化剂选择与添加：需精准控制镁（Mg）、稀土（RE）等球化元素的含量（通常残余Mg量需在0.03%~0.06%）。过量会导致夹渣或缩松，不足则石墨球化不良。

• 反应剧烈性：镁的沸点低（约1107℃），在铁水中易剧烈沸腾，需采用包盖法、喂丝法或压力加镁工艺防止喷溅。

• 衰退问题：球化处理后铁水需在10-15分钟内浇注完毕，否则球化效果会随时间衰减。

2. 孕育处理要求高

• 瞬时孕育：需在浇注前进行二次或随流孕育（如采用硅锶合金），以细化石墨球、防止碎块状石墨。

• 孕育衰退：孕育效果在30-40秒后显著下降，需优化孕育剂（如含铋、锆的复合孕育剂）并缩短浇注时间。

3. 熔炼与成分控制

• 低硫、低磷铁液：硫（S）需控制在0.02%以下，否则会消耗球化剂；磷（P）过高（>0.05%）易产生晶界脆性。

• 碳当量（CE）调整：通常CE=4.3~4.7%，需平衡碳（3.6~3.8%）和硅（2.0~2.5%）以避免缩孔或石墨漂浮。

4. 缩孔与缩松倾向

• 凝固特性：球墨铸铁的糊状凝固方式易形成微观缩松，需通过合理设计冒口、冷铁及使用激冷能力强的型砂（如树脂砂）。

• 工艺优化：采用均衡凝固技术，控制浇注温度（1380~1450℃）和冷却速率。

5. 夹渣与皮下气孔

• 夹渣（MgO、SiO₂）：球化反应生成的氧化物需通过扒渣、过滤网（陶瓷过滤器）或挡渣工艺去除。

• 皮下气孔：氢、氮含量过高或型砂水分过多会导致气孔，需控制原材料干燥度及型砂透气性。

6. 铸造缺陷敏感性

• 石墨畸变：厚大断面易出现碎块状石墨，需加入微量Sb（0.002~0.005%）或采用快速冷却。

• 热节部位缩陷：需通过CAE模拟优化模具设计，避免局部过热。

7. 后续处理要求

• 热处理工艺：如需延展性（如QT400-18），需进行退火处理（900℃保温+缓冷）；强度要求高时需正火（870℃空冷）。

• 机加工性能：控制珠光体含量（通过Cu、Sn合金化）以平衡硬度和切削性。

关键解决措施：

• 过程监控：使用热分析仪实时检测碳当量、球化率。

• 工艺标准化：严格规定球化剂加入量（1.2~1.8%）、覆盖剂（珍珠岩）及反应时间。

• 材料纯净度：选用高纯生铁（如Q10/Q12）并避免废钢中合金元素污染（如Cr、Ti）。

通过系统控制这些环节，可显著提升球墨铸铁的球化率（≥90%）和力学性能稳定性。