75硅铁型内孕育和非型内孕育的比较研究(2)
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。