二次孕育对球墨铸铁组织的影响

近年来，我国铸件产量已跃居世界第一位，其中综合性能最好的球墨铸铁产量占全部铸铁件的32.1%。孕育是谋求提高铸件质量的冶金技术的典型工艺之一。孕育这种工艺，原是从密烘铸铁的生产工艺导入的，其特点是将过去由冲天炉装料口加入的原料改为往铁水包中直接加入，虽然加入量少，却能有效地防止配加废钢而导致的铁水白口倾向。但是和球化衰退一样，孕育作用也有衰退现象，即孕育效果随着铁水停留时间的增长而减退。为了缩短孕育处理至凝固完成时间的间隔，减小孕育衰退，目前在生产中已经开始应用后孕育，即二次孕育的处理方法。二次孕育中，孕育剂加入量的多少是控制孕育效果和铸件质量的重要环节。本文在保持总的碳、硅含量不变的情况下，降低原铁水含硅量，增加二次孕育硅量，从而研究了二次孕育对球墨铸铁组织的影响，并初步探讨了二次孕育剂的加入量对球铁石墨组织和基体组织的影响机理。

实验采用生铁与废钢1∶5的比例（质量比）进行配料，原料的主要化学成分见表1。铁液在20kg中频感应电炉中进行熔炼，考虑了二次孕育对成分的影响，通过硅铁与电极石墨调节铁液中的含硅量与含碳量，保证各试样的最终碳硅量相同，1550℃出炉，球化处理采用传统的冲入法，稀土镁的加入量为1.1%，压在包底，用硅铁覆盖，球化结束后扒渣。1#方案球化后直接浇注，2#、3#、4#方案分别加入0.1%、0.2%、0.3%的75硅铁进行随流孕育浇注，树脂砂造型，试样尺寸Φ40mm×150mm。之后观察组织，测量硬度。

表1 原料的化学成分(质量分数，%)

只进行一次孕育处理易发生孕育衰退，石墨球数量少且球化率低。采用0.1%的硅铁进行二次随流孕育可以使球铁的石墨组织明显得到改善。但为了担心孕育衰退而进行大剂量（0.2%和0.3%的硅铁）的二次孕育反而容易导致石墨产生畸变，促使碎块状石墨的形成。采用0.1%的硅铁进行二次随流孕育，基体中珠光体的含量略有增加，硬度提高。但当采用0.2%和0.3%的硅铁进行二次随流孕育时，由于碎块状石墨周围碳的扩散路径较短，块状石墨区多为纯铁素体基体区，因此，硬度出现了急剧下降的现象。