1生产条件和方法
1.1熔炼设备
熔炼设备为1.5t无芯酸性工频炉和2t无芯酸性中频炉。
1.2原材料
原材料选择见1和2，新生铁牌号为Q10或Q12，废钢为工厂废旧料，稀土镁球化剂为德阳金羊稀土厂生产的HT－2型。
1.3生产方法
1.3.1原铁液成分控制
原铁液成分控制见3。
1.3.2变质、孕育处理方法
利用REMgSiFe、SiCa、TiFe作为复合变质剂，应用球化和反球化元素相互制约，可在较宽的w（RE残）和w（Mg残）范围内稳定地获得蠕铁；采用堤坝包冲入法处理，将REMgSiFe、SiCa置于包底，上覆盖SiFe粉、Cu板、冰晶石粉；铁液熔清取样进行炉前化学成分分析，再向炉内加入适量的TiFe，待铁液达到1430～1480℃（热电偶测温），出所需铁液量的2／3冲入堤坝包另一侧，充分反应后（反应时间视铁液量的多少控制在1～4min），加入足够量（0.8％～1.2％）的孕育SiFe（细化共晶团和石墨，增加其数量，消除白口组织），再冲入剩余铁液量的1／3，用珍珠岩聚渣和覆盖，充分搅拌均匀，然后取样进行三角试片断口检查和快速金相分析。
2炉前控制技术
2.1变质剂加入量与w（S）的关系
生产中根据原铁液w（S）调整变质剂加入量，见4.在固定Ti和SiCa加入条件下，其REMg球化剂加入量与原铁液w（S）的线形关系见1.
2.2复合系数的控制
据资料［2］介绍，用REMgTi处理蠕铁时，可获得蠕铁的复合系数K 2｛K 2＝K 1／［w（Mg残）＋1／3w（RE残）｝，式中K 1＝4.4w（Ti），w（Mg残）和w（RE残）的范围是11％～26％，同时要求w（Ti）＝0.12％～0.20％，［w（Mg残）＋1／3w（RE残）］＝0.015％～0.040％。对于采用高REMg（相对于其它单位）作变质剂，在w（S）＝0.02％～0.05％，w（Ti）≤0.15％（据资料介绍：过量的w（Ti）会使铁液变得粘稠，造成大量皮下气孔，白口倾向急剧增加，使铸件生成大量硬质点）条件下，我们经过大量试验得出结果得蠕铁，小于下限获得球铁，大于上限获得灰铁，见2.
②残留量［w（Mg残）＋1／3w（RE残）］为0.015％～0.028％范围内获得蠕铁，高于上限获得球铁，低于下限获得灰铁，见3.
③w（Ti）≤0.06％时，复合系数K2无规律，蠕铁不易稳定控制。
④0.15％≤w（Ti）≤0.20％，w（S）≤0.02％或w（S）≥0.05％时，其规律符合上述资料介绍。
2.3炉前金相组织控制
蠕铁铁液在浇注之前，分别取标准三角试块进行经验判断和取φ12×30的圆棒样进行金相检验，以确定浇包内的铁液是否需要进行调整或回炉重新处理。随机抽取183炉铁液的炉前试样与同包Y形试样（按规定浇注）蠕化率比较的结果如5。
从表中可以看出：由于受试样尺寸大小（冷却速度不同）和浇注时间前后（蠕化衰退）的影响，蠕铁Y形试样与炉前样的蠕化率有较大差距，蠕化率相差在30％～55％之间的占统计数的86.9％，要想达到Y形试样蠕化率合格（VG≥50％），炉前蠕化率控制在20％～45％之间较为理想，这就达到了事前（铸件浇注前）控制的目的。
2.4试样的选择随机抽取3炉铁液按照GB9439－88（灰铸铁分级标准）和GB1348－88（球墨铸铁标准）标准的规定，分别浇注φ30试样和Y形试样（同包铁液浇注）进行力学性能和金相组织比较，见6.
由6可知，φ30试样比Y形试样强度、硬度偏高，而塑性差别不大，鉴于Y形试样更接近于实物凝固条件，采用Y形试样更合理一些。
2.5铸件实物控制
分别从用同一包铁液于浇注后期同时浇注的单铸Y形试样、在240气缸盖上端的附铸Y形试样和在该只240气缸盖上本体取样进行力学性能和金相组织比较，其结果见7。
从比较可知，附铸试样、单铸试样以及实物本体之间有微小差别，但仍属可控范围。
在240气缸盖解剖中，分别在同一只气缸盖的上（厚壁）、中（薄壁）、下（中等壁厚）取样进行金相分析（从已解剖分析的86只中随机抽取10只），见8.
由表可知：不同壁厚处金相组织差距较小，但当蠕化率较高时（VG≥95％），蠕铁由于受断面敏感性的影响，石墨形态处于临界状态，在个别位置发生了蠕化衰退现象，出现了珊瑚状石墨，因此，生产中蠕化率不宜控制过高，VG≤85％为宜。
为使铸件质量合格，在240气缸盖的上端面附铸φ25×30的金相试样，用作气缸盖的实物检查。
对同包铁液浇注的第1只和最后1只（浇注时间相距8min）缸盖的附铸金相试样与Y型单注试样（与第1只浇注时间相距7min）的蠕化率差别进行统计分析，1076只240气缸盖的蠕化率统计如9所示。
由此表可知：蠕铁Y形试样与实物金相试样的蠕化率差别在10％～20％之间为绝大多数，占83％。
根据Y形试样就可预知蠕铁实物的蠕化率水平，加上前后两只缸盖的附铸金相检验，彻底达到事后把关的目的。从1998年8月份实行实物金相分析至今，还从未出现一只240气缸盖因实物金相异常而流入下道工序的情况。
3蠕铁的凝固规律探讨
3.1变质剂加入量对组织及性能的影响
由于REMgSiFe球化剂、SiCa、TiFe复合变质剂加入量的变化，铁液中石墨形态发生了根本变化。随着REMgSiFe球化剂、SiCa加入量的不断增加（TiFe加入量逐渐减少），石墨形态由细片状逐渐变为短粗片状，进而变为蠕虫状和圆球状，铸件的抗拉强度和硬度（HB值）随之增加，其变化曲线见4的a、b.
3.2蠕铁的断面敏感性
蠕铁铸件的组织和性能不仅决定于其化学成分和变质处理效果，而且铸件凝固时冷却速度的大小直接影响着铸件的组织和性能，为此采用5所示的阶梯试块摸索断面（冷却速度大小）对蠕铁的组织和性能的影响。浇注两炉，每炉取10个试样，分析结果见10。
由表可知，蠕铁的断面敏感性是客观存在的，但蠕化率偏差不大，仍遵循一定规律，壁厚差别不是特别大的零件（壁厚差特别大时，在厚壁处附铸相应金相试样检测组织变化）用蠕铁生产达到和满足使用条件要求是完全可行的。
3.3蠕铁的衰退特点
分别取两炉进行了衰退试验［第一炉原铁液w（S）0.028％，第二炉原铁液w（S）0.032％］，出铁量600kg，处理完后浇第一组Y形试样，在浇包内每隔5min浇注一块试样，进行力学性能和金相检验，结果见11，金相组织衰退变化如6所示。
从表可以看出：30min内复合系数K 2变化不大［w（Mg残）＋1／3w（RE残）］衰退10％，蠕化率仅衰退10％，生产中可利用炉前金相检验和控制浇注时间保证后期蠕铁组织合格。
3.4呋喃树脂砂蠕铁铸件的控制
用呋喃树脂砂浇注蠕铁铸件时，由于树脂砂中的固化剂含有大量的硫化物，这些硫化物进入铁液，使铸件局部铁液返S，同时由于树脂砂发气量较大，浇注时容易引起呛火，当蠕铁蠕化率较高时，会造成蠕铁石墨形态衰变，造成实物组织变异，影响铸件使用性能。控制的办法是：用涂料均匀涂涮铸型表面，最好采用防渗S涂料，蠕铁件的的蠕化率控制不宜太高（VG≤85％为宜），加强树脂砂铸件的排气，在树脂(树脂酸盐的提取)砂铸件的厚大处设金相检测试样。
4结论
（1）变质剂加入量应根据原铁液w（S）的高低进行调整，呈线性增长关系。
（2）当原铁液w（S）为0.02％～0.05％，w（Ti）0.06％～0.15％时，采用REMgSiFe＋TiFe复合变质剂稳定获得蠕铁的复合系数K 2＝13～31，［w（Mg残）＋1／3w（RE残）］为0.015％～0.028％；而当w（S）≤0.02％或w（S）≥0.05％，0.15％≤w（Ti）≥0.20％时，稳定获得蠕铁的复合系数K 2＝11～26，［w（Mg残）＋1／3w（RE残）］为0.020％～0.036％；若w（Ti）≤0.06％时，复合系数K 2无规律。
（3）蠕铁Y形试样与炉前试样的蠕化率相差30％～55％，炉前金相蠕化率控制在20％～45％之间可获得合格的蠕铁铸件。
（4）蠕铁铁液在不同壁厚凝固的金相组织有所区别，但差距能控制在使用要求范围内，但当蠕化率≥95％或采用呋喃树脂砂型浇注蠕铁铸件时，蠕铁的组织在厚壁处不易保证，故蠕铁件的蠕化率不宜控制过高，普通砂型件宜低于95％，树脂砂铸件低于85％为宜。
（5）变质剂加入后，铸铁件的组织和性能有较大改变。石墨形态由细片状逐渐过度为短粗状，进而变为蠕虫状和圆球状，强度和硬度均有一定程度的提高，但变质剂加入量过高，强度和硬度反而下降。
（6）蠕铁的力学性能和金相组织的变化（衰退）在30min之内变化不大，超过该时间蠕铁组织不易控制，蠕铁铁液的试样宜采用Y形试样。
（7）蠕铁Y形试样的力学性能和金相组织与实物基本相符，为严格控制可采用实物附注金相试样，附注试样与Y形试样之间的蠕化率差别在10％～20％之间。
扩展阅读：树脂酸盐的提取 http://www.esuliao.com/ypnew_view.asp?id=4090
