球鐵鑄件件產(chǎn)生縮孔、縮松的傾向比灰鑄鐵件大得多,防止收縮缺陷往往是工藝設計中棘手的問題。
在實際在生產(chǎn)過程中有人認為應該遵循順序凝固的原則,在 后凝固的部位放置大冒口,以補充鑄件在凝固過程中產(chǎn)生的體積收縮;有人認為球鐵鑄件件只需要采用小冒口,有時不用冒口也能生產(chǎn)出健全的鑄件。要在鑄件質(zhì)量的條件下 大限度地提高工藝出品率,僅僅依靠控制鑄鐵的化學成分是不夠的, 在了解球鐵鑄件凝固特性的基礎上,切實控制鑄鐵熔煉、球化處理、孕育處理和澆注作業(yè)的全過程,而且要地控制鑄型的剛度。
球鐵鑄件中的石墨是在奧氏體外殼包圍的條件下長大的,石墨球長大所發(fā)生的體積膨脹主要是通過奧氏體外殼作用在相鄰的共晶團上,有可能將其擠開,使共晶團之間的空隙擴大,也易于通過共晶團作用在鑄型的型壁上,導致型壁運動。
鑄件凝固過程中石墨化膨脹易使鑄型發(fā)生型壁運動球鐵鑄件以糊狀凝固方式凝固,鑄鐵件開始凝固時,鑄型-金屬界面處的鑄件外表面層就比灰鑄鐵薄得多,而且增長很慢,即使經(jīng)過了較長的時間,表層仍然是強度低、剛度差的薄殼。內(nèi)部發(fā)生石墨化膨脹時,這種外殼不足以耐受膨脹力的作用下,就可能向外移動。如果鑄型的剛度差,就會發(fā)生型壁運動而使型腔脹大。結(jié)果,不僅影響鑄件的尺寸精度,而且石墨化膨脹以后的收縮得不到補充,就會在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生縮孔、縮松之類的缺陷。
球鐵鑄件曲軸與傳統(tǒng)的鍛鋼曲軸比較,有制造簡便、成本低廉、又有吸震、對表面刻痕不敏感等鍛鋼材料所不具備的優(yōu)良特性、球鐵與巴氏合金、鉛青銅、鋼背鋁合金的軸瓦均有良好的匹配性。石墨具有潤滑作用和儲存潤滑油作用,其比鋼好;球鐵鑄件在承受小能量多次沖擊載荷條件下,其抗沖擊性能也優(yōu)于鋼;球鐵鑄件曲軸通過合金化、合理球化、孕育處理等,其在扭轉(zhuǎn)、彎曲疲勞應力狀態(tài)下的疲勞強度,可達到甚至超過鍛鋼曲軸。
石墨形態(tài)不僅影響球鐵鑄件的靜載荷性能,而且 顯著地影響動載荷性能。稀土鎂球鐵中,球狀和團狀石墨(球化級別1~3級)的動態(tài)性能相差較少,當出現(xiàn)團片狀石墨時,性能明顯下降,尤其是組織中有厚片狀石墨聚集分布時(球化級別6級),疲勞強度約下降20%,而小能量多次沖擊韌性下降約5倍。鎂球鐵中,球化率65%的球鐵比球化率93%的球鐵抗拉強度σb下降8.2%,而疲勞強度σ-1下降26%。當石墨的體積 時,石墨的平均球徑越大,單位面積視場中球墨個數(shù)越少,疲勞強度越低。石墨成行排列, 疲勞斷裂,降低疲勞強度。實踐證明:石墨球越細小,圓整、均布,球鐵的疲勞強度就越高。