中速柴油机铸件二次随流孕育工艺优化

（潍柴重机股份有限公司滨海铸造厂，山东潍坊261001）

中速柴油机铸件二次随流孕育工艺优化

时晓，许景峰，鲁栋，杨淑欣，张敏之

（潍柴重机股份有限公司滨海铸造厂，山东潍坊261001）

对不同重量的铸件采用二次随流孕育，并对其用量进行工艺优化。结果表明通过二次随流孕育，可以改善铸件金相组织，提升铸铁件机械性能。对灰铸铁件二次随流孕育工艺具有一定参考价值。

灰铸铁；二次随流孕育；金相组织；机械性能

孕育处理是铸件生产工艺中最重要的环节之一[1]。通过冲天炉或中频电炉直接熔化出的铁水浇注生产的铸件性能往往达不到高牌号铸件的质量性能要求。通过孕育处理，改变铁液的凝固条件、过程，改善铸态组织，从而提高铸件的性能。良好的孕育处理可以使铸件具有良好的金相组织，从而保证铸件的力学性能和加工性能。二次随流孕育处理工艺生产的灰铸铁铸件在金相组织、抗拉强度和性能均匀性均要优于一次孕育工艺[2]。我厂中速柴油机铸件二次随流孕育量工艺范围过大，二次随流孕育工艺优化能够将二次随流孕育工艺的优势发挥得更好。本文通过对不同重量铸件分别进行试验，对二次随流孕育工艺进行优化。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

试验中铸件1重量为110 kg，材质为H T300，铸件2重量为2 500 kg，材质为H T250，其铸件化学成分见表1.试验中采用的二次随流孕育材料为硅锆随流孕育剂，其主要指标见表2.浇注温度均为1 380℃～1 400℃.

表1 铸件化学成分（质量分数，%）

表2 随流孕育剂主要元素（质量分数，%）

对铸件1、2分别设计实验方案，对于小型铸件1，采用3种不同的二次随流孕育量（质量分数），分别为0.05%～0.07%、0.07%～0.09%和0.09%～0.11%.对于大型铸件2，采用3种不同的二次随流孕育量，分别为0.09%～0.10%、0.10%～0.11%、0.11%～0.12%、0.12%～0.13%和0.13%～0.14%[3].试验方案见表3.

2 试验结果及分析

2.1 二次随流孕育量对铸件机械性能的影响

试验铸件的机械性能数据见表4，表中数据均为平均值。根据表4数据，绘制图1和图2.

表3 试验方案

表4 铸件性能统计表

图1 铸件1的机械性能随二次孕育量的变化

图2 铸件2的机械性能随二次孕育量的变化

从图1中可以看出铸件1的抗拉强度和硬度在0.05%～0.11%二次随流孕育加入量的范围内随着加入量的增多而逐渐降低。

从图2中可以看出铸件2的抗拉强度在0.09%～0.014%二次随流孕育加入量的范围内随着加入量的增多而逐渐升高；硬度在加入量0.09%～0.10%范围内较低，在0.10%～0.14%变化不明显。

2.2 二次随流孕育量对金相组织的影响

从金相图中看出，在试验范围的二次孕育量内，石墨形态均为A型，从表4中得知珠光体含量均为98%，说明二次孕育量对石墨形态和珠光体含量无明显影响。

图3 铸件1在不同二次孕育量（质量分数）下的金相组织

图4 铸件2在不同二次孕育量（质量分数）的金相组织

图3为铸件1在不同二次孕育量下的金相组织。从图中可以看出随二次孕育量的增加，石墨出现粗大倾向，这也导致了铸件1机械性能的下降，这由于孕育剂过量，局部孕育剂富集，导致局部石墨增粗。图4为铸件2在不同二次孕育量下的金相组织。从图中可以看出随着二次孕育量的增多，提高了铁液的形核率，从而提高了N/G比，使得金相组织的中石墨更为细小，更为均匀，石墨级别更高，二次孕育量在0.10%～0.12%范围内效果最优，但随着二次孕育量到达0.12%以上时，同样出现了A型石墨粗大倾向，这是由于铸件2重量较大，二次孕育时间较长，二次孕育量较大时，才出现了孕育过量的现象。

3 结论

1）使用硅锆孕育剂的二次随流孕育加入量对灰铸件石墨形态和珠光体含量影响不大，对石墨级别有一定影响。

2）铸件重量对铸件的二次随流孕育加入量有影响，小型铸件推荐二次随流孕育量为0.05%～0.07%，大型铸件推荐二次随流孕育量为0.10%～0.12%.

［1］史鉴开，吴晓三.二次孕育在高牌号灰铸铁生产上的运用［J］.热加工工艺，1993（2）:48-49.

［2］中国机械工程铸造分会.铸造手册:铸造工艺［M］.北京:机械工业出版社，2003.

［3］张浩.随流二次孕育处理工艺的研究［D］.南宁：广西大学，2012.

［4］许景峰，杨华，田普昌，等.随流孕育处理对D 615汽缸盖组织和断面均匀性的影响［J］.铸造设备与工艺，2010（2）：34-35.

Second Stream Inoculation Process Optimization of Medium Speed Diesel Engine Casting

SHI Xiao，XU Jing-feng，LU Dong，YANG Shu-xin，ZHANG Min-zhi
（Weichai Heavy Machinery CO.，LTD.，Weifang Shandong 261001，China）

Through the effect of second stream inoculation process，the mechanical property and metallurgical structure of medium speed diesel engine casting were improved，which have referenced value to the second stream inoculation process of gray cast iron.

gray cast iron，second stream inoculation，metallurgical structure，mechanical property

TG243

A

1674-6694（2016）06-0024-02

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.06.008

2016-08-13

时晓（1993-），男，本科生，助理工程师，主要从事铸铁件铸造工艺开发。