带您了解铸铁配件的微观凝固过程

铸铁配件是工业上常用的重要金属材料之一，其在生产、生活中的应用也变得越来越普遍，铸造和冶金工业方面的研讨人员对于铸铁配件铸件的质量愈加关注。铸铁配件在熔炼过程中需要进行球化处理和孕育处理等工艺流程，其中孕育处理工艺流程是影响铸铁配件件质量的重要因素，因此，开展铸铁配件孕育处理过程优化控制方法的研讨对于控制铸铁配件铸件质量有重要意义。

对孕育处理工艺和金属熔体凝固过程进行深入研讨。以热分析法为实验和理论基础，分析铸铁配件熔体在凝固冷却过程中与孕育处理效果有关的重要合金参数，结合测控技术设计了一套孕育处理优化控制系统。该系统由三大板块组成，分别是原铁水熔炼板块，孕育处理优化控制板块和随流孕育板块。孕育处理优化控制板块是该系统的核心内容，是具有人机交互界面的，能实时检测铁水状态并且对铁水状态进行动态调控的智能化板块。该板块由三部分组成，分别是计算机，测控单元和喂丝设备。测控单元包括恒流源电路、模拟量输入通道、接口转换器、热分析样杯的相关硬件部分以及具有人机交互界面的软件部分。人机交互界面是利用编写的可执行程序，包括原铁水冶金状态评价单元、孕育处理效果优化控制单元和随流孕育单元，可以显示铁水中重要合金元素含量和热分析冷却曲线以及相关的特征值温度。

从20世纪80年代开始，很多学者对铸铁配件的微观凝固过程提出新的认识，包括：①亚共晶铸铁配件，先析出初生奥氏体。共晶铸铁配件，在非平衡凝固条件下，起先析出初生奥氏体。过共晶铸铁配件则起先析出初生石墨球。②共晶结晶时，发生离异共晶。共晶奥氏体与石墨球分别单形核。③初生枝晶和晕圈枝晶交替生长，促成石墨球周围奥氏体壳形成。奥氏体以石墨生长面为衬底形核、生长，在初生石墨球周围形成环状封闭奥氏体壳。④由于石墨漂浮、枝晶下沉及熔体对流等原因，石墨球与奥氏体发生碰撞，形成共晶晶粒。基于这些新的认识，可以将铸铁配件的微观凝固过程近似表述为，当温度下降到液相线温度以下某一温度时，亚共晶铸铁配件有初生奥氏体枝晶、共晶和过共晶铸铁配件有初生石墨球在液相中析出。共晶结晶时，共晶奥氏体与石墨球分别单形核。

因为铸铁配件件具有良好的品质，所以世界上的一些发达工业从50年代开始就做起铸铁配件件的生产，提升了产量，到70年代基本完成了铸铁配件件取代灰铁管的换代，使铸铁配件件工艺总量比重超过百分之90。而近几年随着城市的加快和建设水平的提升，铸铁配件行业发展不慢，主要应用于城市供排水及输气管网中，相对于守旧使用的灰铁铸件管，铸铁配件件的强度和韧性好，而且避免机械刚性接口难以承受外界条件变化的缺点。

铸铁配件件是通过球化和接种获得铸铁配件，提升铸铁的机械性能，特别是塑性和速率，从而获得比碳钢愈高的强度。基于其不错的性能，它已成功用于铸造一些对强度，强度，公差和不怕磨性有较不错要求的零件。铸铁配件已被制造为仅次于灰铸铁和“并且普遍使用的铸铁材料”。所谓“铁基钢”，主要是指铸铁配件。