灰鑄鐵是一種含有碳、硅、錳等多種元素的鐵合金。它的強(qiáng)度之所以較低，是因其中所含有的碳元素大多以片狀石墨的形態(tài)存在。這些片狀石墨對(duì)基體組織起嚴(yán)重的割裂作用。因此，傳統(tǒng)的灰鑄鐵熔煉工藝是以降低含碳量來(lái)保證灰鑄鐵具有所要求的強(qiáng)度。但是，含碳量降低 會(huì)使灰鑄鐵的鑄造性能變差，容易出現(xiàn)縮孔、縮松、澆不足等鑄造缺陷。另外，在傳統(tǒng)工藝中，含錳量也控制得比較低，一般在0.5%-1.0%的范圍之內(nèi)。

 近年來(lái)，隨著鑄鐵凝固理論的發(fā)展，人們對(duì)錳在灰鑄鐵中的作用有了更深入的了解。我們根據(jù)這些新認(rèn)識(shí)，特別是從“高碳當(dāng)量、高強(qiáng)度灰鑄鐵”的生產(chǎn)工藝中受到啟發(fā)，改變傳統(tǒng)工藝中“雙低一高”(即低碳、低錳、高硅)的作法，以“雙高一低氣高碳、高錳，低硅的配料原則來(lái)編制灰鑄鐵的熔煉工藝。這樣做，不但提高了灰鑄鐵的機(jī)械性能，而且改善了鑄件的壁厚敏感性，消除了縮松、熱裂等鑄造缺陷。

 兩年多來(lái)，我們?cè)谏a(chǎn)中全面推廣了這種新工藝，使用不良生鐵生產(chǎn)出了水輪機(jī)、汽輪機(jī)、磚壓機(jī)、出口立鉆等重大產(chǎn)品的鑄件，并解決了生產(chǎn)中存在多年的難題.取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

新工藝的理論依據(jù)

 過(guò)去，由于檢測(cè)手段的限制，人們?cè)阼T鐵凝固研究中的重點(diǎn)是研究凝固后的組織。現(xiàn)在，檢測(cè)手段發(fā)展了，人們進(jìn)而可以研究凝固過(guò)程中的組織。通過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)鑄鐵凝固過(guò)程中的奧氏體枝晶骨架是影響鑄鐵性能的重要因素。形象地說(shuō)，灰鑄鐵可以看成是一種類似鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)。奧氏體枝晶就是鋼筋，共晶組織就是混凝土.金相分析證明.奧氏體枝晶是灰鑄鐵中的獨(dú)立組成相，即使通過(guò)共析轉(zhuǎn)變和共晶奧氏體結(jié)合，也仍然保持著自身的骨架形態(tài)和作用。因此，奧氏體枝晶的數(shù)量多、晶粒細(xì)小，必然使鑄鐵的強(qiáng)度提高。并且.枝晶的顯微硬度越高，鑄鐵的強(qiáng)度越高。奧氏體枝晶對(duì)鑄鐵的性能還有如下一些影響:

1.奧氏體枝晶與鑄鐵的顯微縮松

 鑄鐵的顯微縮松是由于枝晶間的凝固收縮得不到補(bǔ)償所致。根據(jù)鑄鐵凝固理論，在大多數(shù)情況下.灰鑄鐵的實(shí)際共晶轉(zhuǎn)變過(guò)程都是在已經(jīng)具有大量初生奧氏體骨架間的殘余鐵液中進(jìn)行的。通過(guò)電子金相技術(shù)觀察也發(fā)現(xiàn)，縮松處的奧氏體枝晶的空間形貌確實(shí)是框架結(jié)構(gòu)、因此，細(xì)化奧氏體枝晶，一方面可以提高鑄鐵的枝晶補(bǔ)縮(又稱過(guò)濾補(bǔ)縮)能力，減輕晶間縮松的傾向。另一方面。奧氏體枝晶越多、越細(xì)，骨架間殘余鐵液的體積被分隔得越小，繼續(xù)凝固時(shí)，即使得不到足夠的補(bǔ)縮，形成的空洞的體積也就越小.只要這些空洞小得足以不影響鑄件的使用，就可以認(rèn)為所得的鑄件是合格的。總之，奧氏體枝晶越小，鑄鐵的縮松傾向越小，組織越致密。

2.　奧低體枝晶與熱裂

根據(jù)鑄件熱裂形成機(jī)理中的強(qiáng)度理論，熱裂的產(chǎn)生是在鑄鐵凝固過(guò)程中一定溫度時(shí)(一般認(rèn)為是共晶反應(yīng)結(jié)束前后)，鑄件收縮受阻產(chǎn)生的應(yīng)力，大于該溫度下鑄鐵的強(qiáng)度極限，這樣就會(huì)形成熱裂。因此，提高鑄鐵的高溫強(qiáng)度，即提高奧氏體枝晶的強(qiáng)度，減小共晶反應(yīng)區(qū)間，有助于防止熱裂產(chǎn)生。

在研究灰鑄鐵斷裂中發(fā)現(xiàn)，奧氏體枝晶有阻礙裂紋擴(kuò)展的作用。裂紋遇到枝晶大多改變方向，沿枝晶外緣繼續(xù)擴(kuò)展。所以，細(xì)化奧氏體枝晶也有助于防止熱裂產(chǎn)生。

另外，裂紋形成后，如果還有殘余的液相被輸送到裂紋處，可以使這些裂紋“愈合”。因此，鑄鐵的枝晶補(bǔ)縮能力強(qiáng)也有助于防止熱裂產(chǎn)生。(摘自《電爐煉鋼》)

NJ-HW878A型高頻紅外元素分析儀可檢測(cè)的材料有：普碳鋼、低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼、生鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、耐磨鑄鐵、鋁合金、銅合金、鐵礦石、鋅合金等。儀器可檢測(cè)所有常規(guī)元素C、S、Mn、P、Si、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、Al、W、V、Nb、Fe、ΣRe、Mg、Co、Sb、As、Sn、Pb等。

                                              南京諾金高速分析儀器廠

                                                  2020年6月20日