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钢锭模失效剖析 　　摘要： 为找出钢锭模的使用寿命低，多数钢锭模应用不久便发生裂纹而报废原因，本文随机统计分析了钢锭模实效的形态，采用宏观及金相分析方法，对各种实效的原因和机理进行了探讨。认为，对各种形状的小型钢锭模，采用片状石墨较为粗大的灰口铸铁，是其使用寿命低的主要原因。因此小型钢锭模的材质应选择球墨铸铁，并做相应的物理检验。 　　Abstract： We have studied the morphology of ingot mold after invalidation， which are random sampled， and tentatively discussed all sorts of causes that lead to cracking after a ralatively short period of time or invalidation， using macroscopic analysis， together with metallographic examination. We draw a conclusion that to all kinds of small-sized ingot mold， the main factor that results in low service life of ingot mold， is the adoption of grey cast iron whose graphite flake is relatively coarse. Hence material of small-sized ingot mold should be ductile iron， and corresponding physical experiments are required. 　　关键词： 灰口铸铁；片状石墨；热应力；球墨铸铁 　　Key words： grey cast iron；graphite flake；thermal stress；ductile iron 　　中图分类号：TG241 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）20-0065-03 　　0 引言 　　钢锭模的使用寿命很低，多数钢锭模应用不久便发生裂纹而报废。个别钢锭模在浇筑过程中发生突然炸裂，致钢水到处流窜飞溅。容易引起人身及设备事故。因此，分析钢锭模失效的原因，采取适当措施提高其使用寿命，防止事故发生，是一项迫切的任务。 　　1 分析方法及分析结果 　　1.1 现场分析 对报废的120只钢锭模（浇注锭重180-460kg各种规格）进行统计分析，其中约95%是发生在钢锭模上部的纵向裂纹而报废。其余5%为横裂、模底孔四周剥落、内壁麻点或蚀坑、钢水粘模等缺陷。 　　在车间的铸锭过程中，偶尔还发生钢锭模突然炸裂，致使钢水流窜飞溅的现象。 　　1.2 宏观分析 钢锭模的断口为灰色的，是灰口铸铁断口，断口的组织也不均匀，局部区域较为粗大。在断口分析时，还发现有与基体不融合的铁豆存在（图1）。 　　1.3 金相分析 　　1.3.1 石墨形状 按石墨的形状分布，可以断定钢锭模为A型石墨的灰口铸铁片状。石墨长度按GB7216-87标准评定为3号-4号（长度12-50mm）图2。 　　1.3.2 钢锭模的基体组织 基体组织为铁素体+珠光体+少量磷共晶（图3）。 　　2 分析讨论 　　2.1 钢锭模的选材 按ZBH93001-86《钢锭模技术条件》中明确规定，钢锭模依其大、中、小型分别用四种牌号的铸铁（表1）。 　　技术条件中还规定，浇注钢锭重≥3吨的钢锭模为大中型钢锭模；浇注钢锭3.0吨的为小型钢锭模。并注明CQT适于浇注锭重3吨的冲天炉球墨铸铁钢锭模。还规定使用CQT时要进行金相组织检查。注其石墨化级别不低于5级；基体组织中游离渗碳体和磷共晶不大于4%。可见，技术条件中对小型钢锭模的生产，无论从选材上或材质质量上都有较严格的要求。 　　在我厂钢锭模的设计图纸上，规定用球墨铸铁。 　　从上述的检验结果得知，我厂目前使用钢锭模的材料基体按120-76《稀土球墨铸铁金相标准》评定。在试样横截面上，基本上是普通灰口铸铁。没有按国家标准和设计图纸的要求采用球墨铸铁，这是造成钢锭模寿命低，大量破裂失效的主要原因。 　　2.2 选用球墨铸铁的理由 灰口铸铁的机械性能满足不了小型钢锭模的使用要求。这是因为石墨的形状、大小及分布对铸铁的机械性能影响极大。石墨的强度低（？滓b2kg/mm2，HB3）无塑性，相当于金属基体中的空间或裂缝。灰口铸铁中，片状石墨割断了基体的连续性，特别是在石墨的尖角部，形成较大的应力集中，在拉应力作用下是产生裂纹扩展的发源地。故