无冒口球墨铸铁铸件的实现条件
1 球墨铸铁的凝固特性
球墨铸铁和灰口铸铁的凝固方式不同，是由于球墨铸铁和片状石墨的生长方式不同造成的。
在亚共晶灰口铁中，石墨开始在初生奥氏体边缘析出。 石墨片的两侧被奥氏体包围，从奥氏体中吸收石墨而增厚。 石墨片的尖端在液体中。 它通过吸收石墨而生长。
在球墨铸铁中，由于石墨是球形的，石墨球析出后开始吸附周围的石墨。 由于w(C)量的减少，周围的液体变成固态奥氏体并包围石墨球； 被奥氏体包围，唯一能从奥氏体中吸收的碳相对有限，而液体中的碳通过固体缓慢扩散到石墨球中，被奥氏体包围限制了其生长； 所以尽管球墨铸铁的碳当量远高于灰铸铁，但球墨铸铁的石墨化更困难，因此没有足够的石墨化膨胀来抵消凝固收缩； 因此，球墨铸铁容易出现收缩。
另外，包裹石墨球的奥氏体层厚度一般为石墨球直径的1.4倍。 也就是说，石墨球越大，奥氏体层越厚，液体中的碳越难通过奥氏体转移到石墨球上。 伟大的[1]。
低硅球墨铸铁容易出现白口的根本原因也是球墨铸铁的凝固方法。 如上所述，由于球墨铸铁石墨化困难，石墨化产生的结晶潜热没有足够的释放到模具中，增加了过冷度，石墨来不及沉淀形成渗碳体。 此外，球墨铸铁的增长和衰退速度较快，这也是极易发生过冷的因素之一[1]。
2 无冒口铸造球墨铸铁的条件
从球墨铸铁的凝固特性不难看出，球墨铸铁件实现无冒口铸造难度更大。 笔者根据多年的生产实践经验，对球墨铸铁实现无冒口铸造工艺所需的条件进行了一些概括和总结，在此与同仁分享。
2.1 铁水成分的选择
2.1.1 碳当量（CE）
在同等条件下，微小的石墨易溶于铁水中，不易长大； 随着石墨的长大，石墨的生长速度也变快，所以在铁水中共晶之前先生成初生石墨，促进共晶凝固，石墨化是非常有利的。 过共晶成分的铁水可以满足这样的条件，但过高的CE值导致石墨在共晶凝固前长大，当长大到一定尺寸时，石墨开始上浮，造成石墨上浮缺陷。 这时石墨化引起的体积膨胀只会使铁水液面升高，不仅对铸件的补料没有意义，而且石墨在液态时会吸收大量的碳，在共晶凝固时会引起铁水凝固。 介质中w(C)含量低不能产生足够的共晶石墨，也不能抵消共晶凝固引起的收缩。 实践证明，能够将CE值控制在4.30%～4.50%之间是比较理想的。
2.1.2 硅（Si）
一般认为，在Fe-C-Si合金中，Si是一种石墨化元素，大量的w(Si)有利于石墨化膨胀，可以减少缩孔的发生。 很少有人知道Si阻碍共晶凝固石墨化。 因此，无论是从加料还是防止石墨碎片的产生，只要能通过加强孕育等措施防止白口，就必须尽量减少w（Si）的用量。
2.1.3 碳（C）
在CE值合理的情况下，尽量增加w(C)的量。 事实证明，球墨铸铁的w(C)含量控制在3.60%~3.70%，铸件收缩率最小。
2.1.4 硫（S）
S是阻碍石墨球化的主要元素。 球化的主要目的是去除S。但是球墨铸铁的快速增长和下降与w(S)的低含量直接相关； 因此，需要适量的w(S)。 w(S)的用量可控制在0.015%左右，利用MgS的成核作用，增加石墨核颗粒，增加石墨球数，减少下降[2]。
2.1.5 镁（Mg）
Mg也是阻碍石墨化的元素，所以在球化率可以达到90%以上的前提下，Mg应该尽量低。 在原铁水w(O)和w(S)不高的情况下，残留w(Mg)含量控制在0.03%~0.04%为最理想。
2.1.6 其他要素
Mn、P、Cr等阻碍石墨化的元素越低越好。
注意Ti等微量元素的影响。 w(Ti)的量少时，是强力促进石墨化的元素。 同时，Ti是形成碳化物的元素，也是影响球化和促进蠕形石墨生成的元素。 因此，w(Ti)的量越低越好。 笔者公司曾经有非常成熟的无冒口铸造工艺。 由于原材料暂时短缺，使用了 aw(Ti) 含量为 0.1% 的生铁。 生产出来的铸件不仅有表面缩孔，而且加工后内部还出现了集中型。 收缩。
总之，纯原料有利于提高球墨铸铁的自补给能力。
2.2 浇注温度
实验表明，球墨铸铁的浇注温度从1 350 ℃到1500 3 ℃对铸件的收缩量没有明显影响，但缩孔的形态逐渐由集中型向分散型转变。 随着浇注温度的升高，石墨球的尺寸逐渐增大，石墨球的数量逐渐减少。 因此，没有必要要求太低的浇注温度。 只要模具足够坚固以抵抗铁水的静压，浇注温度就可以更高。 用铁水加热模具，降低共晶凝固过程中的过冷度，使石墨化有足够的时间进行。 但浇注速度应尽可能快，以尽量减少铸型内铁水的温差[XNUMX]。
2.3 冷铁
根据笔者使用冷铁的经验和上述理论分析，冷铁可以消除缩孔缺陷的说法是不准确的。 一方面，局部使用冷铁（如穿孔件）只能转移缩孔而不是消除缩孔； 另一方面，大面积使用冷铁可以达到减少进料或无冒口的效果。 不自觉地增加模具强度而不是冷铁会降低液体或共晶凝固收缩。 事实上，如果冷铁使用过多，会影响石墨球的生长和石墨化程度，相反会加剧收缩。
2.4 模具强度和刚度
由于球墨铸铁大多选择共晶或过共晶成分，因此铁水在结晶器中冷却到共晶温度需要更长的时间，即结晶器的静水压力比共晶成分长。 如果灰口铸铁更长，模具更容易发生压缩变形。 当石墨化膨胀引起的体积增加不能抵消液体收缩+凝固收缩+模具变形量时，缩孔是不可避免的。 因此，足够的结晶器刚度和抗压强度是实现无冒口铸造的重要条件。 有许多砂包铁铸造工艺实现无冒口铸造就是这一理论的证明。
2.5 接种处理
强大的孕育剂和瞬间延迟孕育过程，不仅可以赋予铁水大量的芯粒，还可以防止孕育下降，并且可以保证球墨铸铁在共晶凝固过程中有足够的石墨球； 大大小小的石墨球减少了液体中C向石墨核的转移距离，加快了石墨化速度。 在短时间内，大量的共晶凝固可以释放更多的结晶潜热，降低过冷度，防止白口的产生，还可以加强石墨化膨胀。 因此。 强力孕育对于提高球墨铸铁的自补给能力至关重要。
2.6 铁液过滤
铁水过滤后，过滤掉一些氧化夹杂物，从而增强铁水的微流动性，减少微观收缩的概率。
2.7 铸造模量
由于铸态珠光体球墨铸铁需要添加阻碍石墨化的元素，这会影响石墨化程度，对铸件的自补给实现有一定的影响。 因此，有数据介绍。 无冒口铸造适用于QT500以下的韧性石墨。 铸铁。 此外，由铸件的形状和尺寸决定的模量至少应为3.1厘米。
值得注意的是，厚度小于50mm的板件铸件很难实现无冒口浇铸。
也有资料表明，实现QT500以上球墨铸铁无冒口铸造工艺的条件是其模量大于3.6cm。
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