高强度灰铸铁生产中不可忽视的技术问题刘金海1，赵雪勃1，王磊1，李国禄1，闫晓峰2，陆鑫民3（1.河北工业大学材料科学与工程学院，天津市300132；2.承德保通铸铁型材制造有限公司，河北承德214142；3.天津铸造学会，天津市300132）摘要：主要论述了合金元素硫、锰含量及其比例，微量元素钛和氮的控制，以及孕育剂加入量对灰铸铁组织和性能的影响。关键词：灰铸铁；合金元素；微量元素；力学性能：TG251.1+3文献标识码：A：1004-6178（2008）06-0012-03ImportantTechnologicalProblemsinProductionofHighStrengthGrayCastIronLIU激n-hai1ZHAOXue-bo1WANGLei1LIGuo-lu1YANXiao-feng2LUXin-min3（1.SchoolofMaterialsScienceandTechnologyHebeiUniverisityofTechnology，Tian激n300132,China;2.ChengdeBaotongProfiledCastIronBarCorporation,ChengdeHebei214142,China;3.Tian激nFoundryAcademy,Tian激n300132,China）Abstract：ThepapermainlydiscussedtheinfulenceofcontentofSurlfurandMangnese,Mn/Sratio,traceelement,suchasTiandN,andadditionofinoculantonthemicrostructureandmechanicalpropertiesofhighstrenghgraycastiron.据统计，2007年我国铸件产量达到了3000万多t，其中，灰铸铁占60%-70%。由于灰铸铁具有独特的性能特点，它在机械、机床、冶金、汽车等行业的应用中占有非常重要的位置。改革开放30年来，我国的灰铸铁生产技术水平获得了很大提高。但与国外先进国家相比，还存在着较大差距。在高强度灰铸铁生产过程中，我国大多数工厂比较注重五大元素、合金元素、熔炼温度、铸造工艺等因素的控制，这些因素的控制对提高灰铸铁的内在质量和外在质量是至关重要的。但是，还有一些其他因素没有引起人们足够的重视，这些同样对灰铸铁的质量有着重要影响，譬如，元素硫与锰的含量与比例，微量元素钛、由于我国的灰铸铁和球墨铸铁大部分利用冲天炉熔炼，铁液的增硫比较严重，导致原铁液的含硫量较高，使得铸铁的铸造性能、力学性能降低，球化效果不好，所以，在人们的记忆中硫是一个有害元素。随着电炉熔炼工艺的发展，可以容易获得含硫量低的铁液，这对处理球墨铸铁非常有利。但是，有些工厂在灰铸铁生产中发现，电炉灰铸铁的材质性能还不如冲天炉好。因此，硫不能被简单的被认为是一个有害元素。在灰铸铁生产中发现，硫量控制在一定范围内，随着硫量的增加，片状石墨长度变短，石墨形态变得弯曲，而且石墨的头部变得钝化，并细化共晶团，提高强度。为什么硫在一定范围内，促进石墨化，改善石墨形态？硫在铁水中的溶解度很低，对Fe—C系平衡相图的影响不是很大。但硫降低碳在铁水中的溶解度，理应是一个促进石墨化的元素，实际上它对石墨化的影响比较复杂。硫对铸铁的凝固呈现硫、锰的控制1硫1.1收稿日期：2008-09-14作者简介：刘金海(1957－)，男，博士，教授，主要从事铸造合金材料组织与性能研究。刘金海，等：高强度灰铸铁生产中不可忽视的技术问题铸造设备研究2008年第6期制共晶团的生长，增加结晶过冷度，白口倾向增大。硫可溶于液态铸铁中，但不溶于凝固的奥氏体和共晶团中，所以适当的硫（0.04％－0.10％S）富集于共晶团的边界而干涉原子的扩散，从而限制共晶团的生长,使石墨分枝减少，导致生成厚而短的片状石墨。当硫含量较低（<0.03％）时,结晶前沿硫阻挡层的限制较弱，同时,缺乏硫化物石墨晶核，降低孕育效果，则易于生成大个共晶团的D型石墨和菊花状石墨。当铁液中的含硫量增加到0.04％－0.10％时，铸铁的孕育效果增强，同时铁水的表面张力σ降低，铁水与石墨的湿润角θ减小，使得更多的硫化物基底成为石墨核心，共晶团数增加，A型石墨取代了D型石墨。当铸铁的硫量超过0.11%，石墨由片状又逐渐返回到丛状D型石墨［］2。这是由于当含硫量较高时，硫对铸铁结晶生长的抑制作用加强使结晶的过冷度加大，造成有利于过冷石墨生长条件，甚至产生白口组织。经过大量生产和试验发现，将含硫量控制在0.06%-0.10%范围内，可以增强孕育效果，改善石墨形态，对提高灰铸铁强度是有利的，同时，又能改善铸铁的机加工性能［］3。对于电炉熔炼灰铸铁，经常遇到含硫量低的情况，必...