岳 海，趙超云

（邵陽(yáng)維克液壓股份有限公司，湖南邵陽(yáng) 422001）

HT300的液壓油泵鑄件在由沖天爐改用中頻感應(yīng)電爐生產(chǎn)時(shí)，產(chǎn)品試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)容積效率不穩(wěn)定現(xiàn)象，通過(guò)液壓工程師各種試驗(yàn)及對(duì)比分析，最終把關(guān)注點(diǎn)放在了油泵最關(guān)鍵的一對(duì)摩擦副材料上，而這對(duì)關(guān)鍵摩擦副材料采用的就是我公司自行生產(chǎn)的HT300灰口鑄鐵。我們將中頻爐生產(chǎn)的鑄件與公司所要求達(dá)到的《液壓件鑄件驗(yàn)收技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，材料中A型石墨的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)所要求的80%的數(shù)量，為此，我們提出控制鑄件石墨型態(tài)，提高A型石墨比率的攻關(guān)課題。

1 取樣調(diào)查

對(duì)比原沖天爐生產(chǎn)的鑄件以及公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)金相分析發(fā)現(xiàn)，我們現(xiàn)在中頻爐生產(chǎn)的鑄件，抗拉強(qiáng)度和基體組織中珠光體含量等都能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)的要求，唯一不能達(dá)標(biāo)的是石墨形態(tài)。原沖天爐熔煉的鑄件中A型石墨能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)所要求的80%，而現(xiàn)在中頻爐熔煉生產(chǎn)的鑄件A型石墨含量只能達(dá)到40%～50%左右，存在很多的D、E形石墨如圖1、圖2。抽取3件試驗(yàn)不合格零件做化學(xué)成分分析見(jiàn)表1，金相檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2.

圖1 改進(jìn)前3號(hào)試樣30%A+70%D、E

圖2 改進(jìn)前2號(hào)試樣50%A+50%D、E

2 生產(chǎn)現(xiàn)狀及分析

1）熔化設(shè)備為1t中頻感應(yīng)酸性爐襯電爐。

2）每爐金屬料1t，其中廢鋼300kg，廢鋼屑100kg，回爐鐵600kg，75硅鐵8kg，65錳鐵8kg，增碳劑12kg，增硫劑6kg.

3）采用爐內(nèi)孕育，75硅鐵在出鐵前加入電爐內(nèi)，攪拌熔解，加入量為0.8%。

4）鐵液出爐溫度1460℃～1480℃，澆注溫度1300℃～1380℃.

表1 化學(xué)成分與力學(xué)性能

表2 金相檢測(cè)結(jié)果

中頻電爐熔煉的特點(diǎn)是鐵液過(guò)冷度與白口傾向大[1]，而回用的鋼屑大部分為40Cr、38CrMoAl、20CrMnTi等合金鋼材料，反石墨化元素多，更易產(chǎn)生D、E型石墨，而單次孕育的方式，隨著澆注時(shí)間的延長(zhǎng)，容易造成孕育衰退。

3 實(shí) 驗(yàn)

圍繞如何提高鑄件中A型石墨的比率，有效控制石墨形態(tài)，我們持續(xù)進(jìn)行了數(shù)十次的全程跟蹤試驗(yàn)，并從鑄件本體直接取樣進(jìn)行基體組織和石墨形態(tài)的檢測(cè)，通過(guò)金相分析來(lái)指導(dǎo)試驗(yàn)，試圖找出各種不同控制條件下生產(chǎn)的鑄件與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的差異。

A型石墨需在冷卻速度較低、過(guò)冷度較小的情況下形成，呈均勻分布的彎曲片狀，其長(zhǎng)度因鑄鐵的生核條件和冷卻速率而不同。根據(jù)A型石墨的結(jié)晶析出原理和生長(zhǎng)機(jī)制，通過(guò)控制爐料配比、鐵液的熔煉過(guò)程、出爐溫度、澆注溫度、澆注時(shí)間以及后期孕育處理等方法進(jìn)行了不同的試驗(yàn)。

首先，對(duì)爐料配比進(jìn)行調(diào)整如下：

Z18生鐵50kg，回爐鐵600kg，廢鋼350kg，75硅鐵7kg，65錳鐵8kg，增碳劑14kg，增硫劑5kg。

不同的澆注溫度和孕育方法等，都會(huì)對(duì)石墨形態(tài)造成很大的影響。表1和表2為跟蹤試驗(yàn)的典型對(duì)比數(shù)據(jù)資料，把試驗(yàn)的鑄件與實(shí)際產(chǎn)品性能試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合起來(lái)，找到了鑄件滿(mǎn)足產(chǎn)品性能要求的控制方法，雖然離A型石墨80%的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求還有一點(diǎn)距離，但在中頻爐熔煉中運(yùn)用常規(guī)手段穩(wěn)定地獲得60%～75%的A形石墨（見(jiàn)圖3、圖4），還是值得同行借鑒的。

圖3 改進(jìn)后3號(hào)試樣70%A+30%D、E

圖4 改進(jìn)后2號(hào)試樣70%A+30%D、E

3.1 多級(jí)孕育

采用三級(jí)孕育處理方式，出鐵時(shí)用粒度為5mm～10mm的75硅鐵隨流孕育，加入量為0.45%，轉(zhuǎn)包時(shí)用粒度為3mm～5mm的75硅鐵孕育，加入量為0.2%，澆注時(shí)用40目75硅鐵粉隨流孕育，加入量為0.05%。鐵液在12min內(nèi)必須澆注完畢。多級(jí)孕育能達(dá)到鐵液充分孕育的效果，有效防止孕育衰退，降低鐵液的過(guò)冷傾向，促使鐵液按穩(wěn)定系共晶進(jìn)行凝固，對(duì)石墨形態(tài)亦會(huì)發(fā)生積極的影響，同時(shí)還能細(xì)化晶粒，提高組織和性能的均勻性，降低對(duì)冷卻速度的敏感性，使鐵液在很短的時(shí)間內(nèi)形成大量的均勻分布的核心，細(xì)化了共晶團(tuán)和石墨，使石墨由枝晶間狀的D、E型分布轉(zhuǎn)變成細(xì)小均勻的A型分布，使鑄鐵的力學(xué)性能得到改善[2]。

3.2 控制使用回爐鐵

由于早期中頻爐熔煉產(chǎn)生D、E形石墨的鑄件和回爐鐵的再利用，很容易導(dǎo)致鑄件D、E形石墨廣泛存在的局面，應(yīng)減少這種回爐鐵的使用量。

3.3 控制鐵液出爐溫度

鐵液出爐溫度控制在1480℃～1500℃左右，高溫過(guò)熱及長(zhǎng)的保溫時(shí)間，使初生奧氏體形核困難，能使熔液內(nèi)已有的異質(zhì)核心消失或功能下降，使奧氏體晶粒數(shù)目變少。同時(shí)增大了過(guò)冷度，不利于石墨形核[3]。

3.4 控制合金元素

石墨化元素（Si、Ni、Cu等）可以提高穩(wěn)定共晶溫度，增大共晶溫度區(qū)間，從而增加了碳的活度，提高石墨化能力，有利于A(yíng)型石墨的析出和生長(zhǎng)。碳化物形成元素（如：V、Cr、Mo、W 等）恰恰相反，應(yīng)該嚴(yán)格控制[4]。

3.5 硫的含量控制在0.08%～0.12%

一定的硫含量能改善石墨形態(tài)，并細(xì)化共晶團(tuán)，能使石墨長(zhǎng)度變短，端部變純，形態(tài)變得彎曲，因此能提高灰鑄鐵的性能[5]。

3.6 控制澆注溫度和速度

高的澆注溫度過(guò)冷度大，不利于A(yíng)形石墨的形成，要求鐵液出爐溫度1480℃～1500℃，澆注溫度1300℃～1360℃，尤其澆注溫度必須在這個(gè)區(qū)間范圍。

4 結(jié) 論

通過(guò)試驗(yàn)，我們用中頻爐熔煉的方法能夠在HT300鑄件中將A型石墨含量穩(wěn)定的控制在60%～75%之間，生產(chǎn)的鑄件已能通過(guò)產(chǎn)品的最終試車(chē)檢驗(yàn)，能滿(mǎn)足產(chǎn)品性能的要求。這些控制手段將制定成標(biāo)準(zhǔn)后用于規(guī)范化生產(chǎn)。

[1]張文和，丁俊，聶富榮.鑄鐵的SiC 孕育預(yù)處理[J］.鑄造，2009（05）：279-281.

[2]馬國(guó)棟.鑄鐵牌號(hào)與金相圖譜速用查詢(xún)及金相檢驗(yàn)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用指導(dǎo)手冊(cè)[M］.北京：中國(guó)知識(shí)出版社，53-54.

[3]周繼揚(yáng).鑄鐵彩色金相學(xué)[M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，44-45.

[4]李傳栻.灰鑄鐵的組織和幾種合金元素的影響（二）[J］.鑄造縱橫，2005（1）：15-16.

[5]劉金海，趙雪勃，王磊，等.高強(qiáng)度灰鑄鐵生產(chǎn)中不可忽視的技術(shù)問(wèn)題[J］.鑄造設(shè)備研究，2008（6）：12-13.