球墨鑄鐵在工業(yè)生產(chǎn)中扮演著極其重要的角色。然而，許多廠家在成分選擇和縮松問(wèn)題上感到十分困擾。這些問(wèn)題既關(guān)聯(lián)到元素作用的復(fù)雜性，又涉及到生產(chǎn)過(guò)程中的具體考慮。這些都是我們必須梳理清楚的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

碳及碳當(dāng)量的選擇要點(diǎn)

碳是球墨鑄鐵的核心成分，其含量對(duì)石墨化有積極作用。通常情況下，含碳量控制在3.5%至3.9%之間，碳當(dāng)量則在4.1%至4.7%之間。比如在小型精密鑄造廠生產(chǎn)薄壁鑄件時(shí)，為了加快冷卻速度，會(huì)選擇將碳當(dāng)量設(shè)定在最高值。此外，如果球化元素殘留過(guò)多或孕育不足，也會(huì)采用上限值。周啟明老師的文章指出，在特定條件下，應(yīng)盡量提升碳含量。

在選擇球墨鑄鐵成分時(shí)，碳的含量與縮松問(wèn)題緊密相連。若碳含量不適宜，凝固階段便難以充分利用石墨化膨脹來(lái)彌補(bǔ)收縮，從而引發(fā)縮松。例如，某些鑄造廠在制造球鐵部件時(shí)，由于碳含量偏低，縮松的比例便相對(duì)較高。

硅元素的功能

球墨鑄鐵中的硅元素，不僅有助于降低白口傾向，還能提升鐵素體的含量。尤其在以鐵素體為主的球墨鑄鐵生產(chǎn)過(guò)程中，硅含量的控制顯得尤為重要。此外，硅還能使共晶團(tuán)細(xì)化，并增強(qiáng)石墨球的圓整度。例如，鞍山的一家鑄造企業(yè)通過(guò)提升硅含量，觀察到共晶團(tuán)變得更為細(xì)小，石墨球的形狀也更加規(guī)整。

硅含量過(guò)高并非全然有利，高硅含量容易過(guò)早引發(fā)石墨形核與生長(zhǎng)。在固液共存期間，這種石墨化膨脹現(xiàn)象，反而對(duì)減少縮松并無(wú)益處。南方某鑄造廠就曾因硅含量過(guò)高，遭遇了大量縮松問(wèn)題。

錳元素的作用

球墨鑄鐵里錳的作用主要體現(xiàn)在兩方面：一是增強(qiáng)珠光體的穩(wěn)定性，二是推動(dòng)(Fe、Mn)3C的形成。由于球墨鑄鐵本身硫含量不高，因此不需要大量的錳來(lái)中和硫。在華東地區(qū)的部分鑄造廠，為了提升球墨鑄鐵珠光體基體的穩(wěn)定性，會(huì)適量提升錳的含量。

然而，錳含量的提升必須得有個(gè)度。含量過(guò)多，會(huì)對(duì)鑄件的機(jī)械性能造成影響。此外，在球墨鑄鐵的元素平衡體系中，錳含量過(guò)高還可能引發(fā)其他元素比例的不平衡。

硫元素的危害

硫是一種反球化元素，它對(duì)球化元素的親和力極強(qiáng)。在河北省的一家鑄造車(chē)間里，就曾發(fā)生過(guò)這樣的情況：由于硫含量超標(biāo)，鐵液中的球化元素被大量消耗，進(jìn)而生成了硫化物。這一現(xiàn)象最終導(dǎo)致了夾渣和氣孔等鑄造缺陷的產(chǎn)生。

此外，鎂與稀土元素殘留量超標(biāo)，問(wèn)題不少。這不但會(huì)加劇鐵水產(chǎn)生白口現(xiàn)象的趨勢(shì)，還可能因在晶體邊界發(fā)生偏析，進(jìn)而影響其機(jī)械性能。西部某鑄造廠就因這個(gè)問(wèn)題，生產(chǎn)的鑄件機(jī)械性能未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

解決縮松的方法

對(duì)于較厚的鑄件，適當(dāng)提升澆注溫度、放慢澆注速度能有效解決縮松問(wèn)題。在砂型冷卻過(guò)程中，增加石墨球的數(shù)量，既有助于減少縮松，又能提升材料的力學(xué)性能。比如，東北地區(qū)的部分鑄造企業(yè)通過(guò)優(yōu)化工藝，提高了石墨球的使用量，從而緩解了縮松問(wèn)題。

優(yōu)質(zhì)的原料與鐵水冶金品質(zhì)至關(guān)重要，需特別注意鐵水在出爐前不宜長(zhǎng)時(shí)間保持高溫。在出爐前進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，以增加石墨結(jié)晶核心，有助于降低縮松現(xiàn)象。

若球鐵成分選在接近共晶點(diǎn)，鐵水的流動(dòng)性便會(huì)出色，凝固時(shí)也便于補(bǔ)充收縮。此類(lèi)現(xiàn)象，恰似某些位于中部的鑄造廠，在調(diào)整成分至共晶點(diǎn)附近后，縮松問(wèn)題得到了一定程度的改善。

生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的啟示

在以往流水線(xiàn)生產(chǎn)球鐵卡車(chē)輪轂的過(guò)程中，有些輪轂的熱節(jié)分布不均，其成分控制與其它輪轂有所不同。這些球鐵鑄件的碳當(dāng)量選在共晶點(diǎn)附近以下，在早期凝固階段，首先析出奧氏體枝晶。這樣做是為了在后期共晶凝固時(shí)，有更多的石墨化膨脹空間，從而減少了縮松缺陷。

這引發(fā)了我們一番思考：在多樣的生產(chǎn)實(shí)踐中，我們是否應(yīng)該摒棄某些常規(guī)的成分控制方式，轉(zhuǎn)而尋求更符合自身生產(chǎn)需求的解決方案？期待在閱讀完這篇文章后，大家能踴躍發(fā)表個(gè)人見(jiàn)解，積極交流分享，同時(shí)也歡迎點(diǎn)贊支持。