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球墨铸铁凝固特点,冒口设计特点

球墨铸铁凝固特点,冒口设计特点

一般来说,球墨铸铁件的缩孔缩松倾向远大于灰铸铁件,防止收缩缺点通常是工艺设计中的一个非常困难的问题。在这方面,从实际生产中总结出来的经验非常不一致,各有各的见解:有人认为球墨铸铁件只有用小冒口才能生产出合格的铸件,有时没有冒口;有人认为应遵循顺序凝固的原则,在凝固部位放置大冒口,以补充铸件凝固时的体积收缩。

为了在保证铸件质量的情况下尽可能提高工艺出品率,仅仅依靠控制铸铁的化学成分是不够的。在了解球墨铸铁凝固特性的基础上,控制铸铁熔炼、球化处理、孕育处理和浇注操作的全过程,并控制好模具的刚度。

  实践中使用的球墨铸铁大多接近共晶成分。厚壁铸件采用亚共晶成分,薄壁铸件采用过共晶成分,但距离共晶成分不远。在共晶和过共晶球墨铸铁中,小石墨球在共晶凝固过程中首先从液相中析出。即使是亚共晶球墨铸铁,由于球化处理和孕育处理后铁水过冷度的增加,在远高于平衡共晶转变温度的温度下,小石墨球也会先析出,初始小石墨球是在1300°或更高温度下形成的。在随后的凝固过程中,随着温度的降低,一些初始的小石墨球长大,一些重新溶解到铁水中,新的石墨球析出。石墨的沉淀和生长是在很宽的温度范围内进行的。

  当石墨球长大后,其周围铁水中碳含量降低,石墨球周围会形成一层包围石墨球的奥氏体壳。奥氏体壳的形成时间与铸件在模具中的冷却速度有关:冷却速度快时,铁水中碳不能均匀扩散,奥氏体壳形成较早;低冷却速率有利于碳在铁水中的均匀扩散,奥氏体壳形成较晚。

  在奥氏体壳形成之前,石墨球与含碳量高的铁水直接接触,铁水中的碳容易扩散到石墨球中,使石墨球长大。奥氏体壳形成后,阻止了铁水中碳向石墨球的扩散,石墨球的生长速度急剧下降。由于石墨从铁水中析出时释放的结晶潜热较大,约为3600 J/g,奥氏体从铁水中析出时释放的结晶潜热较小,约为200 J/g,石墨球周围奥氏体壳的形成和石墨球的生长受到阻碍,结晶潜热的释放将明显减缓。在这种情况下,共晶凝固依赖于进一步降低温度来产生新的晶核。因此,球墨铸铁的共晶转变应在相当大的温度范围内完成,其凝固温度范围是灰铸铁的两倍或更多,具有典型的糊状凝固特征。