75硅铁孕育剂工艺因素对型内孕育影响研究(2)
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。孕育剂的加人, 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。当孕育剂加人高温铁水中时过长, 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。
1.3 孕育处理技术
孕育处理技术在铸铁生产中的重要性早已被人们所认识，它已经成为生产优质铸铁件的重要环节, 也是生产薄壁 、 复杂 、 高强度铸铁及改善铸件加工性能的有效措施 。广泛采用的孕育处理方法主要有：包内孕育、瞬时孕育、型内孕育。
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。
1.3.2 瞬时孕育
瞬时孕育也称之后孕育，它是指在金属液浇入铸型时或在浇注系统内进行的孕育，这使孕育处理至铁水凝固的时间达到最短的程度，从而极大地减小了孕育衰退的发生，并减少孕育剂的加入量。已发展的多种瞬时孕育方法有浇口杯孕育、硅铁棒孕育、浮硅孕育、随流孕育、型内孕育和孕育丝孕育等。各种方法都有其特点，适于流水生产线上应用的方法主要有随流孕育、型内孕育和孕育丝孕育等三种方法， 每一种方法还可细分。
1.3.3 型内孕育
型内孕育是把孕育剂放置在浇注系统内，如图1.1所示。当铁液流经浇注系统时，高温铁水与孕育剂接触，使孕育剂熔解而进入铁液，从而使铁液获得孕育。孕育剂可以制成块或片放置在直浇道底部，如图1.3所示，过滤网之上或两片过滤网之间，也可以将颗粒状孕育剂放置在反应室内。根据这一技术还发展了将孕育块放置在浇口杯中孕育的方法。
型内孕育具有孕育作用强、孕育剂用量少、孕育衰退能减小到最小的程度等优点，因而受到铸造工作者的重视，在一些质量要求高的铸铁件生产中得到应用。型内孕育始于20世纪60年代，最初是将细小粒状的硅铁孕育剂直接放在浇口杯、直浇道底下或横浇道内，以补偿一次孕育的衰退，但这种做法易于把未熔的孕育剂冲入型内，引起夹杂或孕育不均匀，这些问题使得孕育块得到发展。将孕育剂制成一定形状和质量的孕育块，将其插置在直浇口下或横浇道反应室内，浇注时高温铁液流经孕育块使孕育块不断熔解进入铁液，使铁液得到孕育。采用这种孕育方法使得铁水从孕育至凝固的时间最短，从而最大限度地减小了孕育衰退，获得最佳的孕育效果，孕育剂用量亦小。