[发明专利]判定铸铁铁水特性的方法

说明书

本发明涉及判定铸铁特性的方法，更详细地说，是涉及铸造铸铁之前在炉前判定被铸造的铸铁铁水特性的方法。

铸铁与铸钢不同，只能测定铁水的化学成分，而不能判定其性质。也就是，这是因为铸铁是石墨和钢的复合材料，因此根据结晶的石墨的分布、形状、石墨化程度，其性质也有所不同。

以前，为了得知这种石墨的分布、形状和石墨化程度，在铸铁铁水凝固后，采用显微镜或超声波装置对它进行测定，除此而外，没有适宜的方法。

然而，上述方法是通过将铸铁铁水注入铸模后的测定检查进行的，因此这不是一种能在注入前预知铸造后铸铁特性的确切方法。

此外，在注入铁水时一般要进行激冷化试验，但这只不过是为了通过它来确认打算制造的铸件薄壁部分是否激冷，只不过简单地知道铁水的部分特性。

在铁-碳系平衡状态，可以确认石墨共晶温度(稳定系共晶温度)为1153℃，渗碳体共晶温度(准稳定系共晶温度)为1147℃，但是这两者都是在平衡状态的理想数值，不能根据这两者来判定铁水的特性，以及将它们应用于判定。

另外，这两者的共晶温度根据铸铁中的硅及铬(Cr)的含量而有所不同，这也是众所周知。也就是，铸铁中的硅含量如果增加，石墨共晶温度上升而渗碳体共晶温度降低；如果铬含量增加，则渗碳体共晶温度上升。

因此，本发明的发明者们利用铸铁铁水的冷却曲线研究出，根据铸铁铁水的共晶凝固温度和石墨共晶温度，与渗碳体共晶温度的关系，来判定铸铁的特性。

可是，作为公知技术利用铸铁铁水的冷却曲线的方法，是一种在铁水中添加碲(Te)后进行渗碳体共晶凝固，测定铁水凝固开始初晶温度和渗碳体共晶温度后，由其冷却曲线求出铁水中的碳(C)及硅(Si)值的利用渗碳体共晶的方法。

还有日本国平成5年专利申请第280664号，中华人民共和国专利申请第94117148.5号，美国专利申请第08/320420号。

在上述的先有技术中，测定上述渗碳体共晶温度的方法，在含有微量元素的除碳和硅以外铁水的所有化学成分都不变化的情况下，可以在某种程度上求得碳值和硅值，但在铁水化学成分即使有很小的变化时，由于渗碳体共晶温度也变化，因此很难判定碳值和硅值。

而且，按照测定渗碳体共晶温度的方法，是一种根据凝固开始初晶温度求碳当量(CE＝C+1/3Si)后，由渗碳体共晶温度求硅值的联立方程，因此，对铸铁来说，不能对重要的锰(Mn)进行分析。

铸铁即使其铁水成分相同，根据其特性和冷却速度不同，铸铁的性质也有很大的差异，因此很多情况依赖于经验技术，特别是共晶晶胞数，拉伸性、强度及硬度等，是在凝固后根据试验测定，要按铁水状态来判断这些性质是极其困难的。

而且，在前述的先有技术中，利用显微镜和超声波装置，不能在炉前进行方便的测定，而且还需要专门技术人员等，这是不利的。

考虑上述先有技术的各种问题后，本发明的重要目的在于提供一种方法，该方法可在将铸铁铁水注入铸模之前，在炉前迅速而准确地判定由此而铸成的铸件的性质。

本发明的另一个目的在于提供一种方法，该方法可根据铸铁铁水的渗碳体共晶温度和石墨共晶温度以及铁水自身的共晶凝固温度的变化，判定铸铁的特性。

为了达到上述目的，本发明的特征在于，使用3个用于对铸铁铁水进行热分析的取样容器，在其第一个取样容器中添加激冷化剂，将铁水注入该第一个容器中后，根据其热分析测定渗碳体共晶温度(TEC)和；在其第二个容器中不加任何添加剂地注入铁水，根据其热分析测定铁水自身的共晶凝固温度变化；进而在第三个容器中添加石墨化促进剂后注入铁水，根据其热分析测定石墨共晶温度(TEG)；根据相应于上述铁水共晶凝固温度变化范围的上述渗碳体共晶温度(TEC)和上述石墨共晶温度(TEG)的关系，判定上述铸铁铁水的特性。

作为在第一取样容器中添加的激冷化剂，使用碲(Te)，碲的量相对于注入该取样容器中的铸铁铁水的重量约0.2～1.0％。也可以将碲添加量的约50％以下，规定为硒(Se)、铋(Bi)及铬(Cr)。  

在这种情况下，如果硅的含量在30％(重量)以下，促进石墨化的能力则会降低。如果硅的含量在97％(重量)以上，则会由于硅的纯度过高而使石墨化促进能力不足。碳是促进石墨化的有效元素，如果其含量在30％(重量)以下，则石墨化促进能力不足。

本发明经过许多实验，结果确认，打算铸造的铸铁铁水的特性，根据铁水自身进行共晶凝固的石墨共晶温度和渗碳体共晶温度之间的温度的位置而决定。