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    1.前言
    1.1铸铁
    铸铁主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。在这些合金中,含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。含碳量在2%以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2%~4%。碳在铸铁中多以石墨形态存在,有时也以渗碳体形态存在。除碳外,铸铁中还含有1%~3%的硅,以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。铸铁成本低廉,铸造性能和使用性能良好,故铸铁是现代机器制造业的重要和常用的结构材料。其重量一般占机器总重量的60%~70%。铸铁可分为:灰口铸铁,白口铸铁,可锻铸铁,球墨铸铁,蠕墨铸铁,合金铸铁件[1]。
    1.2孕育机理
    什么是孕育?以一定基质加到熔化的金属液里以形成结晶核心,这就是孕育。作为一个改善石墨形态的过程,消除碳化铁,增加共晶团,并减少断口敏感性、以改善铸铁的机械性能和加工性能。在控制凝固期间过冷的同时,孕育也帮助产生一个时间和温度之间的平衡。
    铸铁的凝固是个复杂的过程,简单说,这期间发生着二件主要的事,即成核与长大。成核期间,原子朝某一点扩散,成为成核中心。随温度下降,原子活动慢慢下来,并开始自组成晶格,晶格长大渐渐随铸模的形状而凝固。凝固期间,石墨晶核在液态金属中是领先项,碳原子通过液态或固态的金属扩散,以积聚在生长石墨的表面。孕育剂的加入,正是帮助建立外来晶核,使碳原子有所依附,在液态势金属中,促进形成所需的石墨结构,其结果是更多的石墨晶核产生,使铸件晶粒细化,更具致密性。
    孕育对消除凝固期间的过冷也有积极影响。我们知道如果金属温度和冷却速度都是充分的,并有适当的成核与条状石墨成长的时间,这是一种理想的平衡状态。如果这种平衡不存在,过冷就会发生,这种现象是铁液连续冷却,凝固点而不凝固时发生的。因为固溶体外的液相铁和过量的碳需要一些停留点,当碳原子没有足够的时间到达所地点,不能同其他碳原子结合,就会和相邻的三个铁原子结合起来,产生Fe3C,也称碳化铁,在切削加工时,它们被称作硬点。白口等。孕育剂的加人,创造了更多的位置供成核,原子游离距离大大缩短,建立了凝固平衡,抵消了过冷影响。
    但是,不注意孕育剂使用的方式,就会产生孕育作用的衰退。孕育衰退可在孕育剂加人后几分钟后出现。当孕育剂加入高温铁水中时过长,这些外来晶核充分熔化,那么成核作用就被破坏,结果导致铸铁成份不能达到预期配比,机械性能恶化,孕育衰退的速度取决于孕育剂的成份和铁的成份以及温度,所以我们应充分注意孕育衰退的作用,使孕育剂的加人尽可能接近终铸期[2]。
    1.3孕育方法
    孕育技术主要包括孕育剂和孕育方法两个方面,孕育方法是指将孕育剂加入铁液的方法,它对孕育的效果有很大的影响。随着铸铁孕育要求的提高,人们对于孕育方法也越来越重视,已发展了多种孕育方法。
    1.3.1包内孕育
    包内孕育是将孕育剂放置在铁水包的底部,铁液流入包内时将孕育剂冲熔、混合,以实现对铁水的孕育;或者将孕育剂加在铁水流上,随同铁液流入包内,这一操作可以是在出铁时进行,也可以是在铁水从大包转入浇注包的过程中进行。这种方法简便易行,在生产上广为应用。这种方法的缺点是孕育处理至铁水凝固的时间长,孕育衰退发生,对于一次处理铁水量大,需要较长的时间浇注的生产情况,由于孕育衰退导致后浇注的铸件孕育不足。此外,这种方法的孕育剂用量大。
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