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1、球墨铸铁皮下石墨变异的成因探讨 丁伯新 ( 安庆船用柴油机厂安徽，安庆，2 4 6 0 0 3 ) 一、前言 冷硬呋喃树脂砂因其具有良好的特性，而被铸造业广泛应用；在我国，具有一定规模的使用 该种材料的厂家都拥有生产线。在此条件下生产铸铁件，由于型砂的一些负面因素，对铸铁件材 质产生的影响，值得我们关注。 二、问题的提出 我们在对柴油机引进新机型零件国产化时，要对关键件进行工艺论证，从工艺角度确保产品 符合零件的验收要求，并达到稳定生产。其做法为：解剖零件看内部是否致密。当我们在对主轴 承盖进行解剖后，从剖面上可以清晰地看到一种现象：沿轮廓边沿( 皮下) 与平面有一条明显的色 差界限，经显微分
2、析，皮下深色部分为石墨形态变异层( 见金相分析照片) 。 球化合格的铁水为何进入铸型内，球化石墨又蜕变成片状石墨7 蜕变层有多厚? 带着这个问题， 我们针对性地做了一些工作。 三、分析 我们委托日本大发金属株式会社对主轴承盖异常金相组织处进行定性及定量分析， 以期查 找其形成因素的直接原因。 1 异常金相组织的定性分析结果。 用荧光X 射线进行异常处分析。异常处分析后的比较结果如表1 所示：在金相异常处检出大 量的影响球化的元素。 表1主要元素的定性分析结果比较一览表 S PC S iA I M g N aC a ON 正常处一般性 异常处多多多一般性 2 异常金相组织的定量分析结果 用碳硫分
3、析仪进行异常处分析，正常处分析后的结果如表2 所示： I ( 1 ) 影响球化的硫异常多，其化合物M g S 的镁较多。 ( 2 ) 作为分析出的爆发状的异常石墨分析结果，碳值也浓缩至固溶极限，且高。 表2 定量分析( ) 结果一览表 SPC M g 正常处0 0 1 3O 0 2 l3 6 0 0 4 l 异常处 0 0 3 70 0 2 15 10 0 5 9 从以上分析可以看出，元素s 是使石墨蜕变的主要因素。 除S 以J l - ，还会不会有其它元素促使石墨蜕变呢? 为此，我们把再生砂、涂料，球化剂一道送 日本大发金属株式会社，请其分析，以便验证我们的推测。经大发金属对涂料、球化剂进行
4、荧光 X 射线分析，排除了其中含有影响球化有害元素的可能。关于再生砂，我们请求做N 含量以及灼 烧减量的测定。看N 和L O I 对石墨蜕变是否有影响，其结果见表3 。 表3砂的性能状况 灼烧减量 氮p p m A F S 管理值 1 O 2 63 0 0 6 0 03 0 4 6 大发金属1 5 9 5 l O 2 54 2 9 l 安庆厂 3 7 91 2 5 73 5 1 管理值为大发金属内控标准。从表3 可以看出，我厂砂子的灼烧从上表可以看出：N 及L O I 值都比较高。通过换算，当L 0 1 值在3 7 9 时，砂中的硫含量约为0 3 l ；N 含量也较高。大发 金属据此推测结论：
5、灼烧减量、氮异常的高是造成石墨蜕变的可能性较大。为验证日方推测，我 们做了以下实验t 1 造型用砂，树脂含氮量2 8 3 O ，游离甲醛0 3 。 2 浇注温度1 3 1 7 C ( 撒布浪斯N S P 2 0 3 R 测温仪) 。 四、结论 皮下( 2 m m 以下) 仍为片状石墨。从此可初步推断，灼烧减量N 是引起石墨蜕变的原因之一。 在这里需要说明一点的是：S 、N 应包含在灼烧减量里研究。为什么要单独分析它? 这是因 为L 0 1 值高不能说明其中的s ，N 含量也高，但N 、S 高却是引起球化石墨蜕变的关键因素。那 么，如何控制树脂砂中S 、N 含量呢? 大家知道，树脂砂中S 来源于
6、固化剂中的对甲苯硪酸，N 来 源于呋喃树脂中的尿素；且固化剂中的S 在砂中聚积，用机械再生法很难去除这种硫。N 也具有 这种特性k 因而减少砂子s 、N 含量，控制源头是最有效的办法。 灼烧减量( L 0 1 ) 与我们的再生设备有直接关系。国外有些厂家把再生砂的灼烧减量控制在 1 2 5 之间，这一点值得我们关注。 针对以上分析，我们从减少S 、N 以及灼烧减量入手，选择固化剂的总酸度，树脂中含N 量， 以及增加新砂加入量。以期减少砂子的灼烧减量值，并重新铸造主轴承盖，其结果达到了我们需 要的目标值，蜕变层从2 m m 降为0 3 m m 。 3 0 表皮以下2 r a m ( 未球化，片状石墨) 1 0 0 皮下1 0 2 0 r a m1 0 0 ( 球化正常) 皮下3 m m 8 r a m ( 球化正常) 1 0 0 中心( 正常球化) 1 0 0 X
