一、感應(yīng)爐鐵液質(zhì)量控制的四個(gè)方面

　　人們常說：“成分決定組織，組織決定性能?！边@句話大體上是對(duì)的，但不夠全面。因?yàn)?，過去一提化學(xué)成分，往往只是５元素和合金元素；除了成分因素外，結(jié)晶的控制對(duì)組織的形成亦很重要，比如與鑄鐵壁厚、鑄型條件有關(guān)的冷卻速度，結(jié)晶核心的預(yù)設(shè)，石墨形態(tài)的走向等等。把冷卻速度的外因放在一邊，鑄鐵熔煉方面應(yīng)著力做到化學(xué)成分準(zhǔn)確、鐵液干凈、干擾元素少和石墨核心有布控等四個(gè)方面。

　　１．鐵液化學(xué)成分要準(zhǔn)確穩(wěn)定

　　把鑄造做強(qiáng)，提高鑄件的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，贏得鑄件定價(jià)的話語權(quán)，性能穩(wěn)定達(dá)到客戶的要求非常重要。一時(shí)一事把化學(xué)成分做準(zhǔn)，不算本事，始終準(zhǔn)確，穩(wěn)定生產(chǎn)才有水平。

感應(yīng)爐比沖天爐的燒損少的多，但畢竟有燒失。應(yīng)當(dāng)盡量減少燒損，并減少燒損波動(dòng)的因素。

要特別提醒幾點(diǎn)：

　?。ǎ保﹥袅先霠t最好，爐料又臟又雜是大忌。

　　（２）采用比功率大的爐子，并輔以合理的裝料投料操作，以實(shí)現(xiàn)快速熔煉?？s短熔解期，并防止?fàn)t底過熱尤其重要，因?yàn)檠趸饕阼F料的熔解階段。

　　（３）鐵液過度過熱，分次出鐵和澆鑄拖沓都會(huì)引起成分的波動(dòng)。

　?。ǎ矗┰谂甯鞣N爐料成分的基礎(chǔ)上，要仔細(xì)計(jì)算配料。配料時(shí)務(wù)必把熔煉后期因“自沸騰”而引起的脫C量和增Si量考慮在內(nèi)。

　　２．凈化鐵液

　　凈化鐵液是指排除鐵液中的非金屬夾雜物和氣體。

　　借電磁攪拌和“自沸騰”，感應(yīng)爐有較好的排渣除氣作用。如果爐料比較干凈，又認(rèn)真用除渣劑清渣，清除非金屬夾雜物不成問題，有無非金屬夾雜物從顯微檢驗(yàn)中也容易發(fā)現(xiàn)。H、O、N氣體就不那么直感了。但其中溶解H，即［H］，只要熔煉后期所用輔料不是潮濕的，［H］不會(huì)成問題，可保證［H］＜2ppm。鑄件中產(chǎn)生針孔，是由鑄型或澆包中的水分造成的，不是［H］的過。熔煉中、后期由于［O］和［FeO］被C還原，感應(yīng)爐鐵液中的氧并不多。在生產(chǎn)灰鑄鐵時(shí)，有時(shí)甚至還要設(shè)法增O。所以除氣實(shí)際上是除N的問題。

　　隨著我國(guó)廢鋼積存量的增加，感應(yīng)爐中廢鋼用量必然增加。多用廢鋼，不但降低爐料成本，還可以提高鑄鐵性能，一舉兩得。廢鋼的含N量高，此外多用廢鋼少用生鐵，必然要用增碳劑增C，增碳劑又會(huì)帶來一些N。所以［N］可能超標(biāo)（如薄壁件＞100ppm，厚壁件＞80ppm）,致使鑄件中產(chǎn)生裂隙狀氣孔，對(duì)性能的穩(wěn)定性也不利。所以不要用含N高的廢鋼和增碳劑，必要時(shí)除N需要采取附加措施，如吹A(chǔ)r。個(gè)別工廠借用鑄鋼經(jīng)驗(yàn)，用LF爐精煉，生產(chǎn)純凈的高端鑄件。如果［N］不是很高，又無妨于機(jī)加工性能，則加Ti等使［N］生成TiN等,進(jìn)行固N(yùn)處理，則是最簡(jiǎn)捷的辦法。

　　３．控制有害微量元素

　　有害微量元素是通過異化石墨形態(tài)，產(chǎn)生脆性相和影響基體組織等而起不利作用的，它們主要由某些地方生鐵和廢鋼帶來?？刂朴泻ξ⒘吭氐霓k法，一是把好爐料關(guān)，防止有害元素混入。二是采用鑄造用高純生鐵，稀釋有害微量元素含量。

　?。矗诵牡牟伎?/strong>

　　眾所周知，感應(yīng)爐鐵液的過冷傾向大，因此白口傾向大，收縮傾向大，影響切削加工性能。追根溯源是感應(yīng)爐的熔煉時(shí)間長(zhǎng)，使生鐵及回爐料中帶來的石墨，殘存少或全部消溶了，而鐵液中某些SiO2之類可作為石墨外來核心的數(shù)量又不足，導(dǎo)致鐵液過冷傾向增大。

　　解決的辦法有兩個(gè)方面。一方面是快速熔煉，特別是占熔煉時(shí)間70%的化清過程要快。后期過熱溫度不要過高（一般視不同情況取1490～1540℃），保溫時(shí)間不要過長(zhǎng)。目的都是為了多保留些爐料中的細(xì)微石墨。另一方面更重要，就是如何用好增碳劑。前已述及，感應(yīng)爐用了較多廢鋼是需要增C的，應(yīng)選用晶型好的石墨增碳劑。如果增C量大，可以搭用一部分碳素增碳劑，在裝料期加，但一定要留一些石墨型增碳劑在化清后加。冶金型SiC,可以增C增Si，并起到石墨形核的作用。在國(guó)際上SiC是很受推崇的預(yù)處理劑。

　　以上是爐內(nèi)石墨核心布控的思路，至于爐外的各種處理則另當(dāng)別論了

　　二、感應(yīng)爐熔煉中15個(gè)常見問題及對(duì)策

　　感應(yīng)爐工作中出現(xiàn)的問題很多，以下僅就若干常見問題作一介紹。

　　１．元素?zé)龘p偏大

　　感應(yīng)爐中Si、Mn、Cr等易氧化元素的燒損，多在3%～5%。燒損超值，鑄鐵化學(xué)成分波動(dòng)，必然要引起一系列的組織和性能問題。元素?zé)龘p大，一般發(fā)生在熔清時(shí)間過長(zhǎng)，又未注意造渣保護(hù)的時(shí)侯。若廢鋼用量大，輕薄料多，爐料帶水帶銹，問題更是加重。避免元素?zé)龘p過大的辦法是：

　?。ǎ保t料盡量干凈，形狀不要枝叉，尺寸不能過大、過薄。

　?。ǎ玻┒沤^架料，并創(chuàng)造一切能快熔的條件。

　　（３）熔煉前期要及時(shí)造渣，后期高溫下有熔渣覆蓋。充分發(fā)揮熔渣的保護(hù)作用。

   （４）如果工廠有切屑要利用，爐底可鋪一些，熔清向熔池分批添加一些。

　　２．鐵液中O偏高

　　感應(yīng)爐沒有沖天爐的氧化性氣氛，而且由于鐵液中的［O］和［FeO］與［C］產(chǎn)生反應(yīng)，使Fe受到了C的保護(hù)，鐵液中的溶氧是不多的?？墒侨蹮捄笃跒榱舜偈乖鯟劑溶吸，常調(diào)低電頻率以加強(qiáng)熔池?cái)噭?dòng)。如果“駝峰”過高，調(diào)頻時(shí)間過長(zhǎng)，鐵液與大氣接觸幾率增加，被離解的O離子將進(jìn)入鐵液。熔煉后期添加料未經(jīng)烘烤，也會(huì)使［O］、［H］增加。近期，有業(yè)內(nèi)人士提出：在1500℃以上保溫，［O］不會(huì)降低，而是提高的觀點(diǎn)，可供參考。防止O偏高的辦法是：

　?。ǎ保┤蹮捄笃谡{(diào)頻不要過度。

　?。ǎ玻┖笃诓灰褂贸睗竦奈锪虾凸ぞ?。

　?。ǎ常┻^熱溫度不要過高，切忌高溫下長(zhǎng)時(shí)間保溫。

　　３．鐵液C量低于預(yù)期

　　鐵液溫度超過平衡溫度，反應(yīng)SiO2+2C=Si +2CO向右進(jìn)行，造成鐵液降C增Si。所以配料時(shí)不能忘了補(bǔ)C。要掌握本廠的降C量，把C量如數(shù)補(bǔ)足。還要提醒一點(diǎn)，灰鑄鐵后期調(diào)整成分，要采取先Mn再C后Si的順序。

　　４．鑄件機(jī)加工后，發(fā)現(xiàn)有裂隙狀氣孔

　　裂隙狀氣孔是N氣孔的特征。當(dāng)［N］超限時(shí)容易發(fā)生，鐵液中非金屬夾雜物多，發(fā)生的幾率更高?！安目谌搿?，所以要限制電弧爐廢鋼用量，電弧爐廢鋼的［N］高，而轉(zhuǎn)爐廢鋼則不然。更要防止混入含N高的廢合金鋼料，如高錳鋼、耐熱的高鉻鐵素體鋼和鉻錳氮鋼，以及奧化體鋼等。當(dāng)然這些合金鋼帶來的Mn、Cr、N、Ni對(duì)于鐵素體球鐵也是忌諱的。不同增C劑的含N量差別很大，煅燒石油焦的N量要比人造石墨增C劑高出許多，取某兩種產(chǎn)品比較其含N量，前者為500ppm，后者僅為20～25ppm。SiC含N量比人造石墨的還少，用之也是放心的。若發(fā)現(xiàn)鐵液中N量高，應(yīng)當(dāng)機(jī)立斷，用Ti（Fe）、Al、Zr(Fe)等進(jìn)行固N(yùn)處理。

　　必須說明，裂隙狀氣孔當(dāng)然要防，但并不是N越低越好。對(duì)于灰鑄鐵，N可縮短石墨長(zhǎng)度，有使石墨端部圓滑的趨勢(shì)，N溶于固溶體可促使珠光體細(xì)化，并增加珠光體數(shù)量。N還有孕育作用，促進(jìn)石墨化。因此，可溶性N對(duì)灰鑄鐵有利用價(jià)值。在美國(guó)GE特殊合金灰鑄鐵的技術(shù)要求中，規(guī)定N量在60～120ppm，Ti要限制在0.025%以下。?？瞎驹谡劦狡囆袠I(yè)中灰鑄鐵時(shí)，認(rèn)為［N］的理想含量是95～160ppm，并指出不要用Ti、Al、Zr進(jìn)行固N(yùn)。

　　５．灰鑄鐵孕育效果不佳

　　在一些工廠，灰鑄鐵孕育效果不好，即使多加孕育劑亦無濟(jì)于事。這與感應(yīng)爐鐵液中的O、S含量低有關(guān)。不同資料，數(shù)據(jù)雖有出入，但很接近：［O］＜10ppm,＜15ppm,在20ppm左右；［S］＜0.06%，＜0.05%，在0.02%～0.04%。基本的解決辦法是用FeS系增S劑，把S提高至0.07%～0.10%。少數(shù)工廠后期還加增O劑，例如用海綿鐵或燒結(jié)鐵或切屑，使［O］達(dá)到30ppm以上。亦有工廠使用氧硫孕育劑。這些方法無非是生成氧硫化物，起石墨核心的作用。必須指出，在低S鐵液中，形成了的石墨是比較容易消失的。這恐怕也是低S灰鑄鐵鐵液“孕育不上”的一個(gè)原因。

　　關(guān)于MnS,長(zhǎng)期以來，常說MnS是石墨的核心。然而人們?cè)陲@微鏡下觀察，不乏淡灰藍(lán)色的MnS質(zhì)點(diǎn)。因此MnS是否是石墨核心，在什么條件下才能成為核心，需要實(shí)證。況且，灰鑄鐵中常有0.6%～1.2%的Mn,增S至0.07%～0.10%，這點(diǎn)S是遠(yuǎn)不足以滿足Mn=1.73S的平衡需要的。顯然該S不是為了去平衡Mn，不是為了生成簡(jiǎn)單的化合物MnS去起什么核心作用，S與O只有與更活潑的元素，如Ba、Ce、Zr、Al等一起生成硫氧化合物，才能起到石墨的外來核心作用。

　　６．球墨鑄鐵球化等級(jí)波動(dòng)大

　　某廠球墨鑄鐵的球化等級(jí)出現(xiàn)較大波動(dòng)。經(jīng)分析檢查，原鐵液S為0.01991%、0.02872%、0.02399%、0.02660%、0.03338%、0.03885%、0.01559%，含量起起伏伏，球化自然不穩(wěn)定。只有加強(qiáng)管理，穩(wěn)住了原鐵液S含量，球化等級(jí)才可能穩(wěn)定。

　　筆者了解到一個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，原來用沖天爐生產(chǎn)低鉻磨球，后來改用感應(yīng)爐，低鉻磨球照干，又接了球墨鑄鐵任務(wù)。但爐子合用，既不分用爐體，又不懂得洗爐。球化反應(yīng)，光煙俱有，液面亦竄“火苗”，但澆出的鑄件有碳化物，石墨球稀少，基體組織面目全非。經(jīng)整頓，嚴(yán)格爐料管理，灰鑄鐵和球墨鑄鐵的回爐料不再相混，分爐體熔煉，問題就解決了。

　　7.石墨球數(shù)較少，球徑大小不勻

　　有球狀石墨，說明殘留Mg量沒問題。毛病出在孕育不好或孕育衰退，如果鑄件未產(chǎn)生白口，說明孕育差距尚不大。從熔煉而言，應(yīng)該使用人造石墨增C劑布控好石墨核心。業(yè)內(nèi)人士推薦SiC比人造石墨更好。并指出SiC質(zhì)輕，易上浮，且表面有SiO2膜阻隔，影響溶解。因此，SiC在加料期加為好。如果以喂絲法處理，孕育務(wù)必要在球化結(jié)束后，稍滯后進(jìn)行，以免孕育加速衰退。

　　常常有人問到，石墨球數(shù)以多少為合適。在球墨鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)石墨球數(shù)未作規(guī)定。根據(jù)石墨大小6級(jí)推算，大體球數(shù)＞150個(gè)/m㎡。ADI的工藝控制中規(guī)定石墨球數(shù)不低于100個(gè)/m㎡。

　　說到石墨增C劑，是容易從直覺上與碳素增C劑相區(qū)別的。但近年來發(fā)現(xiàn)，直覺判斷為石墨增C劑，但使用效果卻不好?？磥?，今后制定增C劑標(biāo)準(zhǔn)需要仔細(xì)推敲。

　　8.鑄件切削加工性能不好

　　切削加工性能是一個(gè)復(fù)雜的命題，涉及被加工對(duì)象，刀具，切削工藝參數(shù)和操作者對(duì)加工性能優(yōu)劣的認(rèn)知等。僅就鑄鐵而言，切削加工性不好，可能是多方面的原因：①有自由滲碳體。②有硬質(zhì)點(diǎn)（如磷化物，鈦化物...）。③有未熔盡的FeSi。④鐵素體球墨鑄鐵中殘留珠光體量多。⑤在熱節(jié)處因RE偏聚引起的反白口，不一而足。讀者利用基本的專業(yè)知識(shí)，對(duì)癥下藥，即可藥到病止。

　　9.光譜分析，殘Mg量在0.06%以上，但鑄件并無白口

　　一般中等壁厚件，殘Mg量在0.035%～0.045%即可球化。光譜分析出殘Mg量在0.06%以上，金相檢驗(yàn)又無白口，說明該廠光譜分析出了問題。光譜分析一定要經(jīng)常用標(biāo)樣校正，用化學(xué)分析法作比對(duì)。光譜分析樣的制備和打磨要認(rèn)真按規(guī)程去做。Mg,以及P、C和S對(duì)操作手法很敏感，不可大意。

　　10.球墨鑄鐵的沖擊韌度低

　　鐵素體球墨鑄鐵和等溫淬火球墨鑄鐵中的QTD800-10R（需方有要求時(shí)）對(duì)V型缺口試樣的最小沖擊功有規(guī)定。若沖擊功達(dá)不到要求，必須報(bào)廢。確定他們的化學(xué)成分很關(guān)鍵。以鐵素體球墨鑄鐵中的QT350-22L和QT400-18L為例，要求低P低Mn，并對(duì)Si量作相應(yīng)的限制。這些專業(yè)性問題，在此從略。從熔煉角度看，應(yīng)：①選用碳素廢鋼，并使用一定量的鑄造用高純生鐵。②按照上述的提示，作好鐵液質(zhì)量控制的四方面工作。③把爐前處理作好。這樣即可防患于未然。

　　11.出現(xiàn)不明原因的毛病

　　有時(shí)候，覺得生產(chǎn)中啥也沒變，鑄件卻出了毛病。怎么去深入找原因？建議運(yùn)用先進(jìn)的檢測(cè)手段，比如用光譜儀查微量元素，用氧氮儀測(cè)總氧和總氮，用能譜分析作相成分，用X射線衍射作結(jié)構(gòu)分析等。本廠若做不了，應(yīng)委托有關(guān)單位去做。然后請(qǐng)專家一起進(jìn)行診斷。

　　12.熔煉時(shí)間長(zhǎng)，電耗高

　　熔煉時(shí)間長(zhǎng)，電耗高，通常是感應(yīng)爐先天不足造成的。進(jìn)入21世紀(jì)，中頻感應(yīng)爐發(fā)展很快。隨著可控硅技術(shù)和電力電容器技術(shù)的發(fā)展，串聯(lián)節(jié)能型中頻爐異軍突起；“可控硅串聯(lián)的一拖二運(yùn)行”理念深入人心。球墨鑄鐵噸電耗可低于570kW?h。而傳統(tǒng)并聯(lián)中頻爐，噸電耗在800 kW?h以上。

　　調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有的企業(yè)從變電站到中頻電源，再經(jīng)過銅排及電纜到爐體系統(tǒng)，每一環(huán)上都有無謂的電能浪費(fèi)。亟須通過技術(shù)改造，節(jié)能增效。筆者對(duì)“電“不甚了了，鑄造廠可找供應(yīng)商作更新改造，亦可以在原有并聯(lián)設(shè)備的基礎(chǔ)上請(qǐng)其作專項(xiàng)改進(jìn)。

　　13.爐子小毛病不斷

　　爐子的小毛病都出在電氣系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的零配件上面。購(gòu)爐子不能貪圖便宜，購(gòu)爐時(shí)要了解供應(yīng)商的資質(zhì)和口碑。一流的供應(yīng)商會(huì)根據(jù)鑄造廠的情況，提出詳細(xì)的項(xiàng)目書，其中對(duì)電源部分、爐子部分和選購(gòu)部分列有清單，對(duì)外構(gòu)件及輔機(jī)配套廠也有明白的交代。三流的供應(yīng)商往往除爐子本體自制外，其余是串組起來的。與他們打交道，購(gòu)貨要注意細(xì)節(jié)。要問清楚可控硅、控制板、集成塊、元器件、絕緣材料以及缸泵的來源，還要檢查線圈水循環(huán)系統(tǒng)的接頭是否可靠、水溫能否巡查報(bào)警、有無漏電報(bào)警，電路系統(tǒng)是否防結(jié)露等等。以上各點(diǎn)有所疏忽，爐子工作起來就會(huì)頻繁出毛病，耽誤生產(chǎn)，帶來經(jīng)濟(jì)損失。

　　14.爐齡低

　　熔煉灰鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵采用酸性爐襯材料，由石英巖破碎過篩后的石英砂為其骨料。石英巖遍布全國(guó)各地，但由于地質(zhì)年代和成礦條件的不同，質(zhì)地并不相同。精制石英砂應(yīng)該：①SiO2含量大于98%。②伴生堿性金屬氧化物小于0.2%，F(xiàn)e2O3小于0.5%，Al2O3小于0.5%。。③地質(zhì)年代久遠(yuǎn)。此種石英的晶格完整，缺陷少，晶粒均勻。

　　爐襯質(zhì)量事關(guān)爐齡和生產(chǎn)安全性，也影響鐵液的純凈度和產(chǎn)量，千萬不要撿便宜的買。有次行業(yè)活動(dòng)中，有人問：“加硼酸干啥？加多少合適？”我反問他，爐子大小和鑄件產(chǎn)品情況。他答不上來，這才知道他是賣爐襯材料的。爐襯材料市場(chǎng)門檻低，膽大的，配配料，弄個(gè)像樣的包裝，就可堂而皇之叫賣了。所以，我主張，如果想把你的鑄造廠搞長(zhǎng)久搞好，應(yīng)該上網(wǎng)搜一搜，找好的公司，它們的產(chǎn)品粒度有合理級(jí)配，礦化劑用量會(huì)根據(jù)用戶實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，對(duì)燒結(jié)和養(yǎng)護(hù)能提供技術(shù)支持。必須指出，第一爐鐵液的液面位置、最高溫度和保持時(shí)間等對(duì)爐齡很重要。燒結(jié)溫度應(yīng)高于1550℃，以保證燒結(jié)層中石英完成方石英化。液面應(yīng)處于爐口高度附近，使坩堝內(nèi)表面上下燒結(jié)一致。

　　15.大象腳

　　所謂大象腳是指坩堝內(nèi)腔底部，有一圈向內(nèi)凹陷，呈大象腳狀。它是熔化期架料，底部熔池過熱，使?fàn)t襯中的SiO2與鐵液中的C反應(yīng)，造成該處爐襯嚴(yán)重侵蝕所致。爐子容量大，爐子底部所受的鐵液靜壓力大，更容易出現(xiàn)大象腳。

對(duì)策如下：

　?。?）不許胡亂加料，不許用大料，不許用整個(gè)廢鑄件。

　?。?）勤通料，助爐料下行。

　?。?）發(fā)現(xiàn)有大象腳傾向，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。

用中頻爐取代工頻爐和代替沖天爐已成為大勢(shì)所趨，而且為汽車制造業(yè)生產(chǎn)高品質(zhì)的鑄件開創(chuàng)了一條新路。變速器殼體是汽車的基礎(chǔ)件之一，它既是多級(jí)齒輪的骨架，不僅要承重，還要經(jīng)得起許多高強(qiáng)度螺栓在擰緊時(shí)所引起的局部較大壓應(yīng)力，鑄件本身必須具有較高的耐壓性及耐腐蝕性能，所以鑄件不得有疏松、晶粒粗大等缺陷，以免起潤(rùn)滑與冷卻作用的油的滲漏。傳統(tǒng)上采用HT150或HT200的鑄件作殼體材料，其鑄件質(zhì)量不能適應(yīng)汽車工業(yè)不斷提高整體質(zhì)量的要求。這就需要添加微量Cr、Mo、Cu等合金元素，以獲得珠光體基體為主的高強(qiáng)度適合于殼體的使用性能。為了生產(chǎn)高強(qiáng)度、高品質(zhì)的鑄鐵汽車基礎(chǔ)件，在鑄造時(shí)采用中頻感應(yīng)電爐成為必然。本文在使用中頻電爐容制高強(qiáng)度鑄鐵汽車變速器殼體鑄件的實(shí)踐中對(duì)爐前質(zhì)量控制進(jìn)行一些探索。

中頻爐熔煉高強(qiáng)度鑄鐵的解決方案

　　1．高強(qiáng)度合金灰鑄鐵成分的設(shè)計(jì)

　　變速器殼體材質(zhì)為HT250，硬度＜200HBW，要求易切削加工，進(jìn)行油壓試驗(yàn)不滲漏在，在鑄鐵中添加微量多元合金成分，選擇合理的工藝參數(shù)，使鑄件具有一定的化學(xué)成分和冷卻速度，獲得理想的金相組織和力學(xué)性能。要保證力學(xué)性能，就必須控制好基體組織和石墨形態(tài)

　　高強(qiáng)度低合金化孕育鑄鐵的成分設(shè)計(jì)，首先要考慮鐵液碳當(dāng)量與冷卻速度的影響作用。碳當(dāng)量過高，鑄件厚壁處冷卻速度緩慢，鑄件厚壁處易產(chǎn)生晶粒粗大、組織疏松，油壓試驗(yàn)易產(chǎn)生滲漏；若碳當(dāng)量過低，鑄件薄壁處易形成硬點(diǎn)或局部硬區(qū)，導(dǎo)致切削性能變差。將碳當(dāng)量控制在3.95％～4.05％，即可保證材質(zhì)的力學(xué)性能，又接近共晶點(diǎn)，其鐵液的凝固溫度范圍較窄，為鐵液實(shí)現(xiàn)“低溫”澆注創(chuàng)造了條件；而且有利于削除鑄件的氣孔、縮孔缺陷。

　　其次要考慮合金元素的作用，鉻、銅元素在共晶轉(zhuǎn)變中，鉻阻礙石墨化，促成碳化物、促進(jìn)白口；而銅則促進(jìn)石墨化作用，減少斷面白口。兩元素相互作用在一定程度上得到中和，避免在共晶轉(zhuǎn)變中產(chǎn)生滲碳體而導(dǎo)致鑄件薄壁處形成白口或硬度提高；而在共析轉(zhuǎn)變中，鉻和銅都可以起到穩(wěn)定和細(xì)化珠光體的復(fù)合作用，但各自的作用又不盡相同。以恰當(dāng)比例配合，能更好發(fā)揮兩者各自的作用。在含wCr＝0.2％灰鑄鐵中加入wCu＜2.0％，銅不僅促進(jìn)珠光體轉(zhuǎn)變，提高并穩(wěn)定珠光體量和細(xì)化珠光體，促進(jìn)A型石墨產(chǎn)生和均化石墨形態(tài)；銅還能少許提高含量，wCr＞0.2％灰鑄鐵的流動(dòng)性，這尤其對(duì)殼體薄壁累鑄件有利。復(fù)合加入鉻、銅可使鑄件致密性進(jìn)一步提高，因此對(duì)于要求耐滲漏的鑄件。加入適量的鉻、銅、有利于改善材質(zhì)本身的致密性，提高其抗?jié)B漏能力。

　　珠光體基本是高強(qiáng)度灰鑄鐵生產(chǎn)中希望獲得的組織，因?yàn)橹挥幸灾楣怏w為基礎(chǔ)的鑄鐵強(qiáng)度高、耐磨性好。錫能有效增加基體組織中珠光體含量，并促進(jìn)和穩(wěn)定珠光體形成，我們生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)論是把錫含量控制在0.7％～0.09％.

　　2．嚴(yán)把原輔料質(zhì)量關(guān)

　　入廠原輔材料須進(jìn)行取樣分析，做到心中有數(shù)，不合格的原輔材料絕不投入使用。要保證工作量的原鐵液，必須選用高碳、低磷、低硫、低于擾（生鐵供應(yīng)商要有微量元素分析報(bào)告單）元素的生鐵；選用純凈的中碳鋼，對(duì)其所含成分Cr、mo、Sn、v、Ti、Ni、Cu等微量元素以化驗(yàn)結(jié)果決定取舍，對(duì)能穩(wěn)定珠光體的廢鋼成分優(yōu)先選用。生鐵和廢鋼必須經(jīng)過除銹處理后方能允許使用，附著油污的要經(jīng)250°烘烤。

　　對(duì)鐵合金、孕育劑同樣采用定點(diǎn)采購(gòu)，力求成分穩(wěn)定，塊度（粒度）合格。分類堆放，避免受潮。這樣的要求避免了鑄鐵爐料“遺傳性”帶來的缺陷。

　　使用前的準(zhǔn)確計(jì)量是熔煉合格鐵液的質(zhì)量保證。特別指出，對(duì)于感應(yīng)電爐熔煉、嚴(yán)謹(jǐn)爐料中混有密封器皿和易爆物。

　　（1）堅(jiān)持把理論配料（配料計(jì)算）和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。無論采取試算法還是圖解法，理論上計(jì)算的配料數(shù)據(jù)，不能確定為最終配比，還要掌握中頻爐熔化過程中元素的變化規(guī)律。如果爐襯屬酸性材料，鐵液溫度＞1500℃，在Si的加入量上只能取下限，而碳必須取上線。

　　（2）掌握各種入爐金屬材料的化學(xué)成分和各元素?zé)龘p與還原規(guī)律。對(duì)回爐鐵（澆冒口、報(bào)廢鑄件）的分類堆放、編號(hào)記載，提出成分明確的嚴(yán)格要求。爐內(nèi)還原的元素在配料時(shí)減去，爐內(nèi)燒損的元素配料時(shí)補(bǔ)上。

　?。?）合金元素以一次性配入為原則，除Si以外其它配料時(shí)取中限，合金（Mo、Cr、Cu、Sn等）可在熔清扒渣后加入，在酸性爐中燒損極少。C、Si在扒渣及孕育時(shí)還可以補(bǔ)充。就感應(yīng)爐熔煉鑄件而言，遵循先增碳后加硅的原則。

　　（4）對(duì)P、S含量的控制，P、S量主要來源于新生鐵，可以通過選擇爐料將P、S量控制在要求范圍內(nèi)，所以必須要使新生鐵的wP＜0.06％，wS＜0.04％，這樣在配料計(jì)算時(shí)P、S量就可以不于考慮。（因鑄件的技術(shù)要求：wP≤0.06％，wS≤0.04％）。

　?。?）凡入爐的所有金屬材料均嚴(yán)格按照要求準(zhǔn)確計(jì)量。

　　3．中頻電爐熔煉的控制

要根據(jù)中頻電爐的冶金特性編制合理的熔煉工藝，從裝料。溫度控制及在各不同溫度下加入合金、增碳劑、造渣劑以及出鐵溫度各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，力求用最短的熔煉時(shí)間、最小的合金燒損與氧化，達(dá)到控制和穩(wěn)定金相組織，提高鑄件質(zhì)量的目的。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，我們將整個(gè)熔煉全過程分為三期 溫度進(jìn)行控制。這里所謂的三期溫度指：熔清溫度、扒渣溫度和出鐵溫度。

熔清溫度：即取樣溫度以前的熔化期，決定著合金元素的吸收與化學(xué)成分的平衡，因此要避免高溫熔化加料，避免搭棚“結(jié)殼”。否則鐵液處于沸騰或高溫狀態(tài)、碳元素?zé)龘p加劇，硅元素不斷在還原，鐵液氧化加劇雜質(zhì)增加，按工藝要求熔化溫度控制在1365℃以下，取樣溫度控制在（1420±10）℃。取樣溫度低了存在鐵合金未熔化完，取的試樣化學(xué)成分勢(shì)必?zé)o代表性;溫度過高，合金燒損或還原，還會(huì)影響到精練期的成分調(diào)整。取樣后應(yīng)控制中頻爐功率。在爐前質(zhì)量管理儀對(duì)化學(xué)成分顯示出結(jié)果后恰好進(jìn)入到扒渣溫度。

　　扒渣溫度: 扒渣溫度是決定鐵液質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)樗c成分穩(wěn)定、孕育處理的效果密切相關(guān)，并直接影響到出鐵溫度的控制。扒渣溫度過高加劇鐵液石墨晶核燒損和硅的還原，特別對(duì)酸性爐襯，理論上鐵液含硅偏高后將產(chǎn)生排碳作用，影響按溫度系結(jié)晶，存在著產(chǎn)生反白口的傾向；若溫度過低，鐵液長(zhǎng)時(shí)間被裸露，碳、硅燒損嚴(yán)重。再次調(diào)整成分時(shí)，不僅延長(zhǎng)熔煉時(shí)間使鐵液過熱，而且易使成分失控，增大鐵液的過冷度，使正常結(jié)晶受到破壞。

　　出鐵溫度：為保證澆注和孕育的最佳溫度，我們一般控制在1520～1550℃。出鐵溫度的高和低都會(huì)對(duì)鑄鐵的結(jié)晶和孕育效果帶來影響，如果溫度過高（超過工藝規(guī)定溫度30℃以上），盡管爐前快速分析C、Si也適中,但試澆三角試片白口深度會(huì)過大或中心部位顯現(xiàn)麻口。出現(xiàn)此種情況即使采取措施向爐內(nèi)補(bǔ)加碳增大孕育量，筆者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是效果欠佳，且需在調(diào)低中頻功率后，進(jìn)行爐內(nèi)降溫處理，即向爐內(nèi)加入鐵液總量10%-15%經(jīng)過烘烤的新生鐵，這樣試片斷口心部麻口就轉(zhuǎn)為灰口，頂尖的白口深度變小。若持續(xù)高溫時(shí)間較長(zhǎng)，采取如上方法后，仍須履行爐內(nèi)補(bǔ)碳措施。出鐵溫度按澆注溫度控制，殼體類鑄鐵件合適的澆注溫度為（1440±20）℃，能夠?qū)崿F(xiàn)“高溫出鐵，適溫澆注”，嚴(yán)格掌握和控制住當(dāng)然最好。因?yàn)槌鲨F溫度低將導(dǎo)致澆注溫度低于1380℃，既不利于脫硫、除氣，而且特別影響孕育處理效果。隨著溫度的降低，冷隔、輪廓不清晰等問題明顯增加。

　　4．鐵液的孕育處理

　　對(duì)生產(chǎn)變速器殼體用HT250進(jìn)行孕育處理，賴以提高材質(zhì)的耐磨性，使鑄件的組織和性能得以明顯改善，顯著提高各斷面上的硬度值，而且要在穩(wěn)定厚斷面上的珠光體量方面有相同作用，還可改善其壁厚的敏感性和鑄件在機(jī)械加工時(shí)良好的切削性能，尤其是對(duì)防止殼體鑄件的疏松、滲漏有特殊作用。

孕育劑的加入量依生產(chǎn)殼體鑄件的壁厚、化學(xué)成分和澆注溫度等因素確定，以壁厚處不出現(xiàn)疏松、滲漏，壁厚處不出現(xiàn)硬區(qū)為原則。生產(chǎn)實(shí)踐表明，Sr、Ba、Ca、Si-Fe孕育劑是提高強(qiáng)度灰鑄鐵最為理想的孕育劑，此種孕育劑發(fā)揮鋇（Ba）的抗衰退能力及提高A型石墨占有率，鍶（Sr）的特強(qiáng)消除白口能力，鈣（Ca）和硅（Si）所起的輔助孕育和滲透作用。這種強(qiáng)度組合的孕育劑，是生產(chǎn)高強(qiáng)度鑄鐵孕育處理中較為理想的選擇。

　　孕育次數(shù)與孕育效果的關(guān)系，隨孕育次數(shù)增加，鑄鐵內(nèi)部石墨分布均勻程度改善，A型石墨占有率和石墨長(zhǎng)度區(qū)別較大，經(jīng)兩次以上孕育的A型石墨占有率高，分布均勻，長(zhǎng)度適中。更重要的是多次孕育促使非自發(fā)晶核數(shù)量增多，強(qiáng)化了基體，從而提高并穩(wěn)定了鑄鐵的強(qiáng)度。

　　經(jīng)隨流復(fù)合孕育處理，并以漏斗式孕育包用鋇硅鐵+75硅鐵孕育后，避免鐵液隨流孕育滯后于澆注是控制孕育效果的關(guān)鍵。孕育處理后的鐵液應(yīng)在限定時(shí)間內(nèi)澆注完畢，一般不超過8min，包內(nèi)二次孕育3～5min孕育效果最佳。硅鋇孕育劑可消除ＨＴ２５０的白口，改善其石墨形狀、分布、消除Ｅ、Ｄ型過冷石墨。因?yàn)椋判褪丸F素體組織，將使材質(zhì)致密性降低，嚴(yán)重惡化抗?jié)B漏性能。

　　５．實(shí)際生產(chǎn)的效果

　　鑄件上最薄處無白口產(chǎn)生，其抗拉強(qiáng)度均達(dá)到ＨＴ２５０以上，試棒硬度達(dá)到１９０～２３０ＨＢW，殼體本體解剖，硬度在１９０ＨＢW左右，鑄件的品質(zhì)系數(shù)顯著提高，金相組織達(dá)到國(guó)外樣機(jī)殼體鑄造水平，珠光體為８５％～９０％，滿足了變速器殼體的強(qiáng)度要求，其力學(xué)性能達(dá)到國(guó)外同類機(jī)型變速器殼體的材質(zhì)水平。

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