球化处理是通过向铸铁熔液中添加
球化剂改变石墨形态的关键工艺,使碳元素形成球状石墨结构以提高材料
机械性能。该工艺包含冲入法、钟罩法和喂丝法等实施方式,需精确控制镁(0.03%-0.06%)和稀土元素含量以防止
球化衰退或夹渣缺陷。处理温度通常控制在750-780℃区间,包含材料准备、预处理、定量加入球化剂等标准化流程。经处理的
球墨铸铁广泛应用于汽车发动机部件、船舶螺旋桨等领域,可使材料
抗拉强度提升至400-900MPa。
球化处理基于铁碳合金相变理论,通过添加含
镁、
稀土元素的球化剂改变碳的析出形态。当处理温度降至750-780℃时,球化剂与铁液反应促使片状珠光体中的
渗碳体溶解,碳元素以
球状石墨形式均匀析出。该过程需确保铁液
碳当量维持在4.1%-4.7%区间,碳含量控制在3.5%-3.9%以平衡流动性与机械性能。
采用底部设有反应室的专用浇包,将球化剂置于包底后冲入铁液实施处理。德国工业实践中VL63(s)型球化剂(含5-7%镁、1-2%稀土)多用于此工艺,处理时需保持铁液温度不低于1350℃。
通过专用喂线机将包裹球化剂的合金丝连续送入铁液,具有反应平稳、烟尘量减少80%的优势。需配合电磁搅拌装置确保元素均匀分布,处理后的铁液需在10-15分钟内完成浇注。
在
汽车制造业领域,该工艺使发动机曲轴用球墨铸铁抗拉强度达到800MPa以上,疲劳寿命提升3-5倍。
船舶工业中处理的螺旋桨铸件石墨球径可控制在20-50μm,空蚀磨损率显著降低。对于工程机械斗齿等耐磨部件,经球化处理的材料表面硬度可达HRC55以上,服役寿命延长至普通铸钢件的2.8倍。