灰口铸铁再利用白口化趋势控制



灰口铸铁再利用白口化趋势控制

废弃的铸铁类零件是铸造厂的主要加工原料，铸铁冶炼过程中白口化趋势直接影响最终产品的微观结构和性能，白口化趋势是指从石墨向渗碳体过渡的过程。铸铁白口化趋势高，倾向于纯白口化或杂色白口化将导致铸铁的硬度增加、机械加工性能下降；然而低白口化趋势对铸铁结构有益，能够提高铸铁的抗压强度、抗疲劳强度和耐磨性。由于原材料的成分和大小也会影响白口化趋势，因此为得到特定结构的铸铁，要研究熔炉和原材料，同时进行特定的冶金过程控制，以得到期望的微观结构铸铁。

在灰铸铁重熔回收过程中，如果白口化趋势控制得不好，则会产生大量的白口铸铁。为了避免产生白口铸铁，许多铸造厂的熔炉类型、可用铸造添加剂等受到限制。研究通过使用柴油加热回转炉和FeSi合金改变铸铁结构，利用废弃的汽车发动机缸体再生产灰口铸铁。在熔融金属中加入不同比例的FeSi合金，测试W型样品两种不同楔形块的边缘冷却情况，冷却模量分别为0.45cm和0.54cm，碳当量的测试在亚共晶范围内进行。把废弃的汽车发动机缸体在容量为60kg的柴油加热回转炉内融化，同时在熔炉内加入2kg石墨电极作为渗碳剂以补偿熔炼过程由于加入石灰石除熔渣而造成的碳损失。试验时，熔炉温度加热到1485℃并保持10min，然后加入预热温度为1470℃的钢包，在金属流内加入质量分数分别为1%、1.5%和2%的FeSi合金。待冷却至室温后，从模具中取出铸件并仔细检查楔形样品的编码，确保样品没有自由型内表面和残渣。利用光谱分析法获得不同条件下样品的微观结构并进行分析：在0.54cm楔形样品里加入2.0%（质量分数）FeSi合金后，0.54cm的纯白口化趋势从19.6%降为0，同时其非纯白口化趋势从33.71%降为9.59%。加入类似质量比的FeSi合金后铸造组织中的碳处于自由相位，这也说明铸铁中的石墨片均匀地分布在铁矩阵里。在冷却模量低于0.45cm情况下，也能够获得纯白口化趋势为0的铸铁产品。硬度测试结果表明，加入FeSi合金后会降低铸铁的硬度，在加入2%（质量分数）FeSi合金时铸铁硬度降低的最明显。

刊名：Materials Research（英）

刊期：2013年第16期

作者：Saliu Ojo Seidu et al

编译：于立娇