本文通过宏观断口分析、化学成分分析与金相检验和能谱分析等方法，对牌号QT800-2球墨铸铁拉伸试棒灰斑断口进行了研究，结果表明球化不良是试棒断口灰斑产生的主要原因。

球墨铸铁QT800-2铸件本体拉伸试棒断口出现灰斑，从图1可看出灰斑区域断口黑灰色明显与正常断口银灰色不同，对灰斑区域做金相检验发现球化不良（灰斑区域出现球化5～6级，如图2所示）。本文通过宏观断口、成分分析和金相检验和扫描电镜观察等方法，对拉伸试棒灰斑断口进行研究，查找QT800-2球墨铸铁试棒断口灰斑产生的主要原因及预防措施等。

检测结果与分析

1.试棒断口宏观分析

试棒断口中，灰斑区的大小、分布位置没有一定规律，可能出现在试样断口的中心，也可能出现在断口边沿，多数出现在断口边沿。试棒断口正常区为银灰色，灰斑区颜色为黑灰色，断面上分布有明显可见的芝麻状黑色斑点，类似灰铸铁的断口。

2.对试棒断口正常区的金相和能谱分析

图3为断口球化正常区域金相照片，图4为该区扫描电镜能谱分析结果。从图3中可看出，正常区域石墨呈球状、球径大小均匀。从图4中可看出，断口球化正常区域主要元素为Fe、C和Si。

3.对试棒灰斑微区的金相和能谱分析

图5为球化最差区域的金相照片，可以看出大量石墨呈碎块状、点片状；图6为球化最差微区的扫描电镜能谱分析结果，可以看出主要元素为Fe、C、Si和S。与图2正常断口成分相比较，说明在球化差的区域S元素富集，可能是造成球化不良的一个主要原因。S是最重要的反球化元素之一，它和Mg及稀土元素都有很大的亲合力。球化元素首先消耗于脱硫脱氧；一部分脱硫产物MgS、RS进入渣，还有一小部分硫化物存在于铁水中。只有经过充分脱硫脱氧，石墨才能具备按球状长大的条件。当铁水中的含硫量太高时，S分别与Mg和稀土生成硫化物，因其密度小而上浮到铁水表面，而这些硫化物与空气中的O2发生反应生成S，重新回到铁水，又重复上述过程，从而降低了Mg与稀土含量。当铁水中的S大于0.11%时，即使加入大量的球化剂，也不能使石墨完全球化。

缺陷组织产生原因分析

1.混有大量高硫的灰铁

炉料

球铁回炉料中混有大量高硫的灰铁炉料，根据生产的经验，当电炉铁水含硫量≥0.07%时，经常造成球化不良。

2.剩余灰铁铁水多

电炉熔炼由灰铁生产转为球铁生产时，电炉内剩余灰铁铁水多，结果熔炼的第一电炉球铁铁水高硫，同时含Ti、V等微量反球化元素较高，造成球化不良。

3.铁水氧化造成球化不良

（1）回炉料中粘附废砂多或块度太小、太薄，废钢潮湿及锈蚀严重，造成熔化后的电炉铁水氧化。

（2）设备故障或其他原因造成熔炼好的铁水长时间保温，铁水长时间保温造成铁水碳烧损及铁水过度氧化。

（3）原铁水氧化。在球化反应过程中由于Mg是强烈脱氧剂，相当一部分Mg耗费在脱氧上，起球化作用的Mg量不足而造成球化不良。

（4）球化剂没有按炉料先进先出的原则，造成有一定数量的球化剂因储存时间过长，表面氧化严重，严重影响球化效果。

（5）铁水温度过高或过低，铁水温度过高，中间合金与铁水作用激烈，Mg烧损严重；铁水温度过低，中间合金容易“结死”在包底不起作用。

（6）电炉铁水及球化后扒渣不彻底。球化反应时，铁水产生强烈的翻滚，使炉渣卷入铁水与球化剂作用，因为渣中S高，氧化物多，就消耗了部分Mg和稀土；同时在铁水浇注过程中，浮渣引起回硫现象造成Mg的额外消耗，这也是球化不良的原因之一。

缺陷组织预防措施

1.严格区分、控制清洁度并严控剩余铁水量

球铁回炉料和灰铁回炉料严格区分，分别放置在不同区域，生产球铁时严禁使用灰铁回炉料；控制炉料清洁度，避免回炉料粘附太多型砂或废钢锈蚀；灰铁生产和球铁生产转换时，严格控制电炉灰铁剩余铁水量，10t中频电炉不允许超过1t。

2.掌握好球化剂和覆盖物的紧实程度

球化处理前铁水温度过高或过低：过高球化剂作用激烈，球化元素烧损严重；过低，则球化剂易在包底冻结。应根据出铁温度掌握好球化剂和覆盖物的紧实程度，球化剂放在包中装得太松，反应过于激烈，如出铁温度过低，则应及时捅开包底的“结壳”，使球化剂顺利反应。

3.严格控制铁水的含硫量和铁水氧化

电炉合理配料，降低电炉铁水含硫量；为解决铁水过度氧化，熔炼完成时加入0.1%的75#硅铁，升温至1500℃，保温5min，以消除铁水氧化。

4.及时扒渣

出铁水前，电炉铁水必须扒渣干净，要防止酸性炉渣流入中转铁水包，特别是球化完成后要及时扒渣，以免“回硫”，消耗过多的球化元素，造成球化失败。

5.控制炉料微量反球化元素含量

控制炉料微量反球化元素含量，特别是生铁及废钢中的微量反球化元素；重点关注Ti、V等微量反球化元素，控制反球化元素总量≤0.1%。

结语

原铁水含S越多，产生并残留于铁水中的硫化物也越多，球化衰退速度也越快。因此高硫铁水球化难、衰退快。低硫铁水（例如S≤0.01%）球化稳定，产生球化不良的可能性也大大减少。

低硫铁水是保证球化稳定，减少球化不良、球化衰退等缺陷的极为重要的先决条件。电炉熔炼，含硫量应≤0.04%。

因此，解决球墨铸铁灰斑现象，必须首先控制好炉料，使用清洁炉料，避免炉料锈蚀及潮湿。电炉铁水可以采用熔炼后期加75#硅铁脱氧及高温铁水静置工艺。通过以上措施的实施彻底解决球墨铸铁球化不良问题。