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根據(jù)從事沖天爐鑄造生產(chǎn)、工藝設(shè)計和鑄造缺陷研究的經(jīng)驗總結(jié)發(fā)現(xiàn)，沖天爐生產(chǎn)砂型孕育鑄鐵件產(chǎn)品時，產(chǎn)品易出現(xiàn)硬度大缺陷的原因可分為鐵水、冷卻條件和熱處理等三種。
1、鐵水原因
鐵水原因包括化學(xué)成分、熔煉質(zhì)量和原材料遺傳性等。
首先，鐵水化學(xué)成分的原因是指產(chǎn)品的化學(xué)成分超出規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，常規(guī)元素如碳、硅量過低、綜合碳當(dāng)量低于正常的0.25%（如碳量小于2.7%、初硅量小于1.4%等）；另外，錳含量過高，錳量大于1.3%。使石墨化元素含量低，而反石墨化元素含量高，造成石墨的析出能力很低，凝固結(jié)晶過程中形成大量的滲碳體；從而提高了鑄件硬度。同時，灰鑄鐵中Pb或Bi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08％時，會激烈增加灰鑄鐵的白口傾向；極少量的Bi和Te能顯著提高灰鑄鐵的白口傾向（如Te＝0.005％時）。
其次，鐵水熔煉質(zhì)量的影響．在熔煉時沖天爐風(fēng)量太大或太小、熱風(fēng)柜熱風(fēng)效率低、風(fēng)口不通暢、焦碳質(zhì)量差或焦碳加入量過少、原材料塊度太細(xì)、氧化嚴(yán)重等均會造成鐵水出爐溫度低、氧化嚴(yán)重．造成鐵水中合金元素的大量燒損，出爐鐵水表面發(fā)白，流動性差；爐前敲開三角試塊，斷口白口寬度太大甚至出現(xiàn)全白口。進(jìn)行成分化驗時，由于元素的過量燒損，碳硅含量異常低；這種鐵水就是不合格的鐵水。如果澆注成產(chǎn)品，將會出現(xiàn)硬度大、縮孔、縮松嚴(yán)重等缺陷。
再次，鑄鐵的遺傳性是指由一種金屬爐料改換成另一種金屬爐料時，雖鐵水化學(xué)成分不變，但鑄鐵的組織（如石墨形態(tài)、石墨化程度、白口傾向等）卻會發(fā)生變化；這種爐料和鑄件組織的關(guān)系就叫遺傳性。在此就是看熔煉所用的生鐵、廢鋼、回爐料及合金硬度是否太大。通常配料情況下，合格的生鐵、廢鋼和合金是不會出現(xiàn)問題的；主要還是看所使用的回爐料是否有硬度大的缺陷，如大量使用的是硬度很高的回爐料，布氏硬度達(dá)到HB250以上甚至HB280。即使產(chǎn)品的常規(guī)化學(xué)成分合格、熔煉質(zhì)量也沒有問題，但卻造成產(chǎn)品的硬度高而鑄件綜合機械性能不合格。
2、冷卻條件原因
冷卻條件造成的硬度大的機理是，澆入鑄型的鐵水在急冷條件下，合金過冷度大，內(nèi)部形核結(jié)晶能力強，石墨析出能力差、結(jié)晶時滲碳體含量多，凝固過程中，石墨析出不充分甚至造成非擴散性馬氏體相變；造成鑄件基體白口傾向大，出現(xiàn)產(chǎn)品硬度大。
出現(xiàn)該類缺陷主要是由于調(diào)整了砂的粗細(xì)、砂水份含量多、碾砂不均勻、造型后型腔硬度大使得透氣性不好，以及鑄型內(nèi)刷水太多，鐵水在進(jìn)入型腔時，揮發(fā)的水蒸氣無法及時通暢的排出，在型腔內(nèi)對鐵水形成急冷或局部急冷造成。另外，鐵水的澆注溫度過低、鑄件在鑄型中的冷卻時間過短或落砂過早均是造成硬度大的主要原因。
3、熱處理原因
孕育鑄鐵件在進(jìn)行熱處理時，鑄件堆放不好、溫度把握不良、退火時間不夠均會造成灰鐵件的硬度大。
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孕育鑄鐵件在進(jìn)行熱處理時，鑄件堆放不好、溫度把握不良、退火時間不夠均會造成灰鐵件的硬度大。
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