一、QT500-7 鑄造工藝總體原則

1. 保證石墨球化合格（球化等級≥4 級，優(yōu)先≥3 級），無片狀、蠕蟲狀石墨；
2. 獲得鐵素體 + 珠光體均衡基體，滿足 σ?≥500MPa、δ≥7%；
3. 控制縮孔、縮松、渣孔、氣孔、夾砂等典型缺陷；
4. 保證尺寸精度與鑄件致密度，兼顧切削加工性能。

二、主流造型工藝（按鑄型種類劃分）

1. 樹脂砂造型工藝（中高端、中大件首選）

工藝要點

• 型砂：呋喃樹脂砂、堿酚醛樹脂砂，加入固化劑、潰散劑，砂強度高、尺寸穩(wěn)定性好。
• 工藝優(yōu)勢：
  • 尺寸精度高（CT8～CT10），表面粗糙度低；
  • 退讓性好，減少鑄件熱裂、內(nèi)應(yīng)力；
  • 潰散性優(yōu)，清砂效率高，適合復(fù)雜內(nèi)腔鑄件。
• 關(guān)鍵控制：
  • 樹脂加入量 1.0%～1.8%，固化劑匹配環(huán)境溫度調(diào)整；
  • 砂型充分硬化后合型，防止型壁塌陷、漲箱；
  • 砂型烘干除濕，降低氣孔傾向。

2. 粘土砂（潮模砂）造型工藝（大批量、中小件首選）

工藝要點

• 型砂：濕型粘土砂，含適量新砂、舊砂、膨潤土、煤粉、水分。
• 工藝優(yōu)勢：生產(chǎn)效率高、成本低、適合自動化流水線。
• 關(guān)鍵控制：
  • 型砂水分控制在 3.5%～5.0%，防止析出氣孔；
  • 提高砂型緊實度，防止?jié)沧q箱、縮松；
  • 型內(nèi)加入煤粉，改善表面質(zhì)量，防止粘砂。

3. 水玻璃砂造型工藝（厚大鑄件、鑄鋼 / 球鐵通用線）

工藝要點

• 型砂：CO?硬化水玻璃砂，硬化速度快，高溫強度高。
• 關(guān)鍵控制：
  • 水玻璃加入量 3.0%～5.0%，CO?吹氣硬化充分；
  • 厚大鑄件配合冷鐵、保溫冒口，解決順序凝固問題；
  • 后期需優(yōu)化潰散處理，避免內(nèi)腔清砂困難。

4. 消失模鑄造（EPC/LFC）工藝（復(fù)雜無砂芯件）

工藝要點

• 流程：泡沫模具成型→涂掛耐火涂料→烘干→埋砂振實→負壓澆注。
• 關(guān)鍵控制：
  • 涂料層厚度均勻，高溫強度足夠，防止鐵水滲砂；
  • 嚴格控制負壓度（-0.04～-0.06MPa）與澆注速度；
  • 降低澆注溫度，減少泡沫熱解產(chǎn)物導(dǎo)致的碳缺陷、氣孔。

三、核心熔煉與球化孕育工藝（QT500-7 的靈魂工序）

（一）熔煉工藝

1. 熔煉設(shè)備
   優(yōu)先選用中頻感應(yīng)電爐（1t～10t 為主），成分與溫度控制精準，適合球墨鑄鐵熔煉；嚴禁使用成分波動大、脫硫困難的簡易沖天爐直接生產(chǎn) QT500-7（如需聯(lián)用，必須爐外深度脫硫）。
2. 爐料配比
   • 優(yōu)質(zhì)球鐵生鐵：30%～50%（低 P、低 S，P≤0.05%，S≤0.03%）
   • 潔凈碳素廢鋼：20%～40%
   • 合格回爐料（QT500-7）：20%～30%
   • 嚴禁混入：高反球化元素廢料（如鋁合金、銅件、電鍍廢件、含 Ti 過高的鋼材）
3. 熔煉溫度控制
   • 出爐溫度：1450～1480℃
   • 澆注溫度：1360～1420℃
   • 薄壁件取澆注溫度上限，厚大件取下限，溫度過低直接導(dǎo)致球化衰退、澆不足、冷隔。
4. 爐前脫硫
   原鐵水 S＞0.03% 時，必須進行爐外脫硫：
   • 脫硫劑：蘇打粉（Na?CO?）、石灰基脫硫劑
   • 目標：脫硫后S≤0.02%，為球化創(chuàng)造條件。

（二）球化處理工藝（QT500-7 必選核心工藝）

1. 球化劑選擇
   • 類型：稀土鎂硅鐵合金球化劑（RE-Mg-Si-Fe）
   • 成分參考：Mg8～10%，RE2～4%，Si40～45%
   • 加入量：1.2%～1.8%（按原鐵水硫含量微調(diào)，硫高則取上限）
2. 沖入法操作要點
   • 球化包采用堤壩式轉(zhuǎn)包，球化劑壓實置于堤壩一側(cè)，覆蓋硅鐵粉、鐵板、珍珠巖壓蓋；
   • 先沖入 2/3 鐵水，待球化反應(yīng)平穩(wěn)后，再沖入剩余鐵水；
   • 控制反應(yīng)時間 8～15s，反應(yīng)過強導(dǎo)致 Mg 燒損過大，過弱則球化不充分；
   • 反應(yīng)結(jié)束后迅速扒渣，加入覆蓋劑，減少氧化與降溫。
3. 球化質(zhì)量判定
   • 爐前三角試片：試片斷面銀白、晶粒細、無白口、邊緣無針狀碳化物，敲擊聲音清脆；
   • 快速金相：球化等級≥4 級，石墨球大小均勻；
   • 殘鎂控制：0.03%～0.06%，保證球化穩(wěn)定又不產(chǎn)生過多渣相。

（三）孕育處理工藝（保證組織與性能的關(guān)鍵）

1. 孕育劑選擇
   • 長效硅鐵孕育劑（Si75），部分搭配鍶系、鋇系孕育劑增強長效性。
   • 加入量：0.3%～0.6%
2. 工藝方式
   • 一次孕育：球化后，鐵水轉(zhuǎn)包內(nèi)隨流加入；
   • 瞬時孕育：澆注過程中，隨流孕育裝置精準加入，占總孕育量的 30%～50%；
   • 厚大鑄件可配合型內(nèi)孕育塊，防止孕育衰退。
3. 孕育衰退控制
   • 球化 + 孕育完成后，必須在 15 分鐘內(nèi)完成澆注；
   • 超過時間需補加孕育劑并重新檢測，禁止直接澆注。

四、澆注系統(tǒng)與冒口冷鐵工藝（控缺陷核心）

1. 澆注系統(tǒng)設(shè)計原則

• 優(yōu)先選用：底注式、階梯式澆注系統(tǒng)；
• 禁用：直沖式、高落差澆口，避免卷渣、氧化、紊流；
• 設(shè)置：過濾網(wǎng)、集渣包、橫澆道延長段，有效攔截渣相；
• 澆口比：適合球鐵的比例，如 直：橫: 內(nèi) = 1:2:2～1:3:2，保證充型有序。

2. 冒口與冷鐵工藝（解決縮孔縮松）

1. 冒口工藝
   • 類型：保溫冒口、發(fā)熱冒口，補縮效率遠高于普通明冒口；
   • 位置：設(shè)置在鑄件熱節(jié)、最后凝固部位；
   • 配合：冒口頸尺寸合理，保證補縮通道暢通。
2. 冷鐵工藝
   • 材料：鑄鐵冷鐵、外冷鐵；
   • 應(yīng)用：厚大斷面、拐角、筋板交匯處，加快局部凝固，控制凝固順序；
   • 要求：冷鐵表面除銹、刷涂料，防止與鑄件熔接。

五、落砂、清理與熱處理工藝

1. 落砂工藝

• 落砂時機：鑄件表面溫度降至 **300～500℃** 時進行，避免過冷落砂導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力過大，或過熱落砂導(dǎo)致鑄件氧化變形；
• 方式：振動落砂機、水爆清砂（樹脂砂件慎用），高效去除型砂與飛邊毛刺。

2. 清理工藝

• 工序：切割澆冒口→清砂→打磨飛邊、毛刺、粘砂；
• 澆冒口切割：采用氣割、等離子切割，禁止暴力敲斷，防止根部產(chǎn)生裂紋；
• 重要受力件切割后需打磨平滑，必要時進行 MT 探傷檢查切割裂紋。

3. 熱處理工藝（QT500-7 常用兩類）

（1）去應(yīng)力退火（通用必選工藝）

• 目的：消除鑄造內(nèi)應(yīng)力，防止加工變形、開裂，不明顯改變基體組織與力學性能；
• 工藝參數(shù)：
  • 升溫速度：≤100℃/h
  • 保溫溫度：550～600℃
  • 保溫時間：2～4h（按鑄件壁厚，每 25mm 壁厚增加 1h）
  • 冷卻方式：隨爐冷卻至≤200℃出爐空冷
• 適用：絕大多數(shù) QT500-7 結(jié)構(gòu)件、機加工件。

（2）正火 + 高溫回火（高性能件工藝）

• 目的：細化晶粒，調(diào)整珠光體 / 鐵素體比例，提升強度與韌性均勻性，解決鑄態(tài)組織不合格問題；
• 工藝參數(shù)：
  1. 正火：加熱至880～920℃，保溫 2～3h，空冷；
  2. 高溫回火：加熱至580～620℃，保溫 3～4h，隨爐冷卻；
• 性能效果：硬度 HB200～230，強度韌性更穩(wěn)定，滿足高要求受力件。

注意：嚴禁對 QT500-7 進行完全鐵素體化退火，否則會導(dǎo)致珠光體過少，抗拉強度低于 500MPa，無法達標。

六、不同場景下的 QT500-7 鑄造工藝方案對比

七、QT500-7 典型鑄造缺陷及工藝對應(yīng)解決措施

八、工藝執(zhí)行與質(zhì)量驗證要點

1. 爐前必檢：熱分析儀測 C、Si 含量，三角試片判斷球化孕育，不合格鐵水禁止?jié)沧ⅲ?
2. 過程巡檢：澆注溫度、球化劑 / 孕育劑加入量、砂型強度、冒口冷鐵放置；
3. 成品驗證：
   • 金相：球化等級、石墨大小、基體比例；
   • 力學性能：每爐批做拉伸試驗，確保 σ?≥500MPa，δ≥7%；
   • 硬度：HB170～230；
   • 無損檢測：重要件 UT（內(nèi)部）+MT（表面）探傷。
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