“铁神一号”净化剂在“微合金化
孕育铸铁”中应用研究总结
吴永良1，蒋祖滨2
1、四川大学制造学院材料成型系，四川成都610065
2、都江堰市金星钢铁助剂研究所，四川都江堰市611833
根据都江堰市科学技术局都科字（2004）05号文件精神，以及四川大学科技合同（横）字第04H161号的合作协议内容，都江堰市金星钢铁助剂研究所与四川大学材料成型系密切配合，对“铁神一号”净化剂在“微合金化孕育铸铁”中应用项目做了较为深入的研究。在双方共同努力下，完成了项目所规定的基本研究内容，并于2004年8月，在都江堰市科学技术局的主持下，在都江堰邮电宾馆会议室，专家组对项目进行了科学技术成鉴定。鉴定结果认为，“铁神一号”净化剂是一种具有复合功能的新型孕育剂，其独特的配方和生产工艺处国内领先水平。专家组还对“铁神一号”净化剂在铸铁中的应用效果作了充分的肯定，对进一步稳定铁神一号净化剂生产工艺提出了中肯的建议。在此基础上，研究所特制定了“铁神一号”净化剂的企业产品企业标准，为该产品的科学管理，规范生产，稳定产品质量起到了积极作用；对开拓占领市场，扩大产品销售起到了促进效果。由于该产品对金属液的综合作用效果明显，能为铸造企业带来新增效益，因此，该产品销售数量逐年增加。“铁神一号”净化剂能够得到市场的认可，这是我们共同努力的结果，也是科技转化为生产力的具体表现。
为了更全面地了解认识“铁神一号”净化剂对铸铁的复合效果，在原科技成果鉴定的基础上，又经四川大学材料成型系、河北工业大学铸造研究所、西南交通大学焊接研究所、成都发动机公司理化测试中心等单位的研究、分析、检测，以及全国数十家铸造生产企业对“铁神一号”净化剂应用的全面评价，一至认为：“铁神一号”净化剂能细化铸铁组织，对金属液净化作用十分明显。去气除渣，提高铸铁性能，防止铸件疏松，消除孔洞类铸造缺陷十分有效，对铸铁综合效果明显。不愧为一种价廉物美具有复合功能的新型孕育剂。
为进一步扩大和提高“铁神一号”净化剂的应用前景，向厂家使用“铁神一号”净化剂提供技术理论支撑，特对“铁神一号”净化剂的检测结果作进一步的分析和总结，以期达到更加完善和提高，为铸造行业的不断发展作出贡献。
1.铁神一号净化剂对铸铁组织的影响
1.1对铸铁石墨组织的影响。
在原铸铁组织中，由于石墨本身强度很低，犹如在金属基体中镶嵌了许多片状“夹杂”，割裂了金属基体；加之片状石墨的尖角部位易引起应力集中。因此石墨数量、大小、形状及分布就与灰铸铁的力学性能密切相关。石墨数量多、石墨片粗大，都会降低铸铁的抗拉强度。
我们采用对比法，即用同炉铁水，同一牌号，在同种工艺条件下，采用“铁神一号”净化剂净化处理和未经净化剂处理的铁水分别取样，制备相应的金相试样进行检测。（详见都江堰市宁江机床厂理化试验报告，四川都江堰曙光机械有限责任公司理化试验报告）检测结果表明：铁神一号净化剂处理的铸铁其石墨数量、形状变化不大，而对石墨分布和尺寸有一定影响。它能使石墨尺寸变得更加细小，使石墨长度在原水平基础上提高一级，而且使分布更加均匀。
1.2对金属基体组织的影响
铸铁组织中除石墨外还有金属基体组织。经过多次检测，采用铁神一号净化剂处理的铁水，金属基体中，珠光体的片间距有所减小，使珠光体数量略有增加。而对于碳化物的影响，无明显变化。
1.3对共晶团数量的影响
铸铁共晶团的数量与铸铁的强度性能密切相关。共晶团数量的增加，有利于减少白口倾向。经过河北工业大学院铸造研究所检测，在孕育铸铁中加入铁神一号净化剂处理和不加铁神一号净化剂处理，分别测定铸铁的共晶团数，前者达到了441个/cm2，而后者仅为367个/ cm2。试验说明：在孕育铁水中，加入铁神一号净化剂，提供了大量的外来结晶核心。提高了形核率，因而提高了共晶团数量。
经过铁神一号净化剂的处理，使灰铸铁的石墨组织更均匀，共晶团数量有所增加，金属基体的珠光体数量有所增加，片间距更小，正是这些有利因素的影响，可以预测：灰铁的综合性能将有较大程度的提高。
2.铁神一号净化剂对铸铁力学性能的影响
2.1铁神一号净化剂对铸铁抗拉强度的影响
铸铁作为零件毛坯，最基本的要求之一是满足设计的力学性能要求。其主要的力学性能之一是抗拉强度。采用铁神一号净化剂处理的铸铁，经成都发动机公司理化测试中心及宁江机床厂等单位的多次检测，结果表明：采用铁神一号净化剂处理的铸铁抗拉强度通常能提高10%—15%。这就为减少铸铁壁厚的设计，节约原材料，减少机械加工余量提供了依据。
2.2铁神一号净化剂对铸铁延伸率的影响
在传统的理论中，由于铸铁中含有大量强度较低的石墨组织，因而铸铁通常认为是延伸率很低的脆性材料，这是大大地限制了铸铁的应用。多年来铸造工件者都在改变石墨形态上进行探索，以期提高其铸铁韧性。如球墨铸铁，可锻铸铁的研制就是一个很好的例证。采用铁神一号净化剂处理的铸铁，经检测其延伸率达到了3.1%—3.3%，在未改变石墨形态，提高了铸铁韧性，这是可喜的成就。西南交通大学焊接研究所的研究也表明，经铁神一号净化剂处理的铸铁，钻屑不再是粉状而呈卷曲块状，说明铸铁韧性确实有所提高。从而增加了铸件承受冲击载荷的能力，这将进一步扩大铸铁的应用范围。
2.3铁神一号净化剂对铸铁硬度的影响
一种材料硬度的高低直接与其耐磨性能有关，经检测用铁神一号净化剂处理的铸铁，其硬度通常都有所提高。对提高铸铁的耐磨性能，提高使用寿命起到良好的作用。
2.4对铸铁焊接性能的影响
由于铸铁中存在大量的导热性能良好的石墨，传统的焊接工艺对铸铁不能焊接。然而采铁神一号净化剂处理的铸铁，经过西南交通大学焊接研究所的大量实验认为：采普通的442焊条对不要求机加工和致密性的铸件孔洞能够进行焊补。西南交通大学焊接研究所对铁神一号净化剂处理后的铸件进行成功焊接表明：铁神一号净化剂为铸件的挽救工程又增添了一种重要的新方法。这是铁神一号对铸铁发展做出的一项极大贡献。
3.铁神一号净化剂在铸造生产中的应用
3.1铁神一号净化剂在铸管行业中的应用
管道是流体输送中必不可少的关键部件，除要求必要的强度，致密而外，还要求无铸造缺陷，特别是孔洞、裂纹类缺陷应严格避免。山西某某铸管厂在未使用铁神一号净化剂以前，其铸管质量一直较差。铸管中存在大量气孔，根本不能承受压力，废品率一直居高不下。经铁神一号净化剂应用，消除了铸管的气孔、裂纹，铸管致密性达到了极大提高，完全能够承受压力试验。使成品率上升到95%以上。现在生产中已离不开铁神一号净化剂。企业规定：未经铁神一号净化剂处理的铁水一律不得采用。可见铁神一号净化剂在铸管中所起到的地位。
3.2铁神一号净化剂在缸体类铸件中应用
由于铁神一号净化剂能提高铸铁的致密性，所以在缸体类铸件中应用也十分广泛。河南某某缸体铸造厂，未使用铁神一号净化剂以前，缸体渗漏率达60%以上。自从使用了铁神一号净化剂以后，缸体的渗漏缺陷提到了圆满解决，使一度亏损企业，变成年获利达300多万元的先进企业。可见铁神一号净化剂应用的社会场效益和经济效益都十分明显。
4.结论
根据大量厂家使用铁神一号净化剂的信息反馈，以及多所大专院校和研究所的研究分析，铁神一号净化剂对铸铁的作用，主要表现如下：
4.1铁神一号净化剂以多成分的复合矿物为主，其中稀土本身具有除气、脱氧、细化组织作用。
4.2铁神一号净化剂中的某些元素如，Si、Cr、Ni、Mn等可进入铁液起到合金化作用提高强度和硬度，同时又起到了异核心作用，使组织变得细小致密，提高了铸件的致密度，提高了铸件的综合力学性能。
4.3铁神一号净化剂中的易氧化物与金属中的氧结合，形成了新的氧化物，在上浮的过程中，由小颗粒聚集成大颗粒有利于渣子上浮而净化了铁水。
4.4由于铁神一号净化剂密度较金属液小许多，当金属液冲入时，与其发生物理、化学作用。在上浮过程中聚气、聚渣，有利于铁液中气体的去除。
4.5铁神一号净化剂起到的是综合效果，就其铸铁某一单项指标而言，可能不十分突出，但是就效果累加而言，就比较明显了，所以能够达到国内铸造企业的普遍认可。
综上所述，铁神一号净化剂对铸铁的孕育效果十分明显，，同时对铁水具有强烈的净化作用，以及对铸铁组织的细化效果也十分明显。至于为什么能起到如此神奇的作用，还有必要进一步从理论上进行研究，让这朵科技之花开遍祖国大地，为铸造行业的发展做出更大贡献。
参考资料（略）
2005年8月18日
|
