不锈钢件易导致的铸成瑕疵之一是相纸，它存有于模具角质下，一般在模具淬火和喷丸清扫后，甚至是在研磨加工后才能发现，因此这种铸成瑕疵常常导致原材料、机加工时、能源的浪费，据历史文献[1]，为开发新式机床，要求生产抗位气压达300MPa的灰不锈钢。为达至高气压，在DAT160上要加大量废钢，以减少不锈钢的碳钚，抗拉气压提高了，但是随之而来的因相纸瑕疵导致仿晒大大提高。相纸是如何逐步形成的，如何防止，成为开发新产品首先要解决的问题。

　　1 相纸逐步形成机理

　　据历史文献[2]，逐步形成相纸的原因，主要取决于3方面。

　　（1）铁液中的含风量越高，梅西县逐步形成相纸。

（2）非自发气核的多少。相纸是由于在铁液中逐步形成的液体来不及逸出模具外面逐步形成的。可做为液体气核的有铁液中夹杂物以及与模具碰触的瑙脂表层上存有的蕗蕨（蕗蕨直径在Loiron至几百微米之间，再大将被铁液充填，不能作为气核），它们会成为液体逐步形成的气核，则模具易逐步形成相纸瑕疵，如果在面砂斑籽一些三氧化二铁细粉，当铁液注入瑙脂后，会在型壁处逐步形成一层玻璃态硅酸铁，气核大为减少，可以减少模具逐步形成相纸的理论性。

　　（3）铁液粘滞的大小

　　铁液粘滞与逐步形成相纸的液体居合体浓度有关。

　　液体居合体的压力与铁液中含风量成正比，含风量越高梅西县逐步形成相纸。反过来讲，同样的铁液含风量，铁液粘滞越小，则梅西县逐步形成相纸。据历史文献[1]，用于生产高气压灰不锈钢的低碳钚铁液，实测粘滞为402.7dyne/cm。

由于用75FeSi对不锈钢展开孕育出，使铁液中含有微量铝,图1表明少量铝会减少铁液粘滞,当铁液中含铝量在0.%时,粘滞降至最低,含铝量再高,表层力提高。

　　图1中给出了一条虚线，凡粘滞大于650dyne/cm，则模具不会出现相纸。

　　如果在模具浇铸前，于CQ45能快速测铁液的粘滞，就可以预测浇铸的铸保护区5上能否导致相纸。如查有逐步形成相纸的危险性，及时采取工艺措施，避免因相纸瑕疵导致的损失。

　　2、提高灰不锈钢液粘滞的措施

　　根据历史文献［4］，铁液中C、Mn、Si、P等元素浓度变化时单厢对铁液粘滞导致影响，但当浓度变化不大时，影响较小，而铁液中含氧量增高，粘滞会在为减少。

如果铁液粘滞太低，有逐步形成相纸瑕疵倾向时，可选用含铝较高的焦炭做育剂，或选用新式高效孕育出剂，减少孕育出剂的重新加入量。可选用含油气焦炭的复合型孕育出剂参看历史文献［1］，对高气压低碳钚铁液，重新加入0.5% Si-Fe+0.3%1#油气硅时,原铁液浓度由95.1%×10-4%,粘滞402.7dyne/cn,变成浓度为38.2×10-4%,粘滞达854 dyne/cn,模具相纸瑕疵消解。

　　重新加入0.3%左右的FeSiRE21,使铁液脱氧、脱硫，从而提高了铁粘滞，消解了模具逐步形成相纸理论性。

　　3 粘滞与模具中硅型态的关系

为科学研究铁液粘滞与不锈钢硅形状之间的关系，本科学研究在电炉中熔化铁液，DAT160为100%首钢Z14生铁，原铁液化学成分ω（%）为：3.39C, 1.39Si, 0.69Mn, 0.076P, 0.149S。当铁液环境温度达至1450℃时，展开蠕化（或球化）处置，选用包底坑冲入法，处置后加一定量75SiFe展开孕育出处置，将处置后铁液倒入经预热的10号硅坩埚中，扒出表层电炉，填入热电偶测温，打开惰性气体瓶，使气路充满惰性气体，调节气体流量达至合适值，下摇管壁滚轮器，使管壁碰触铁液冷却液，历史记录锋面计中喷水冷却液高度计h始，上移百分表，使百分表芯杆端部与滚轮器下表层碰触，将百分表盘旋至零点，下降管壁填入铁液一定深度，由有分表历史记录h1，观察锋面计喷水高度计的最大值，历史记录h末。如此展开粘滞测定并计算，每次测量10个粘滞数值，取平均值做为试验结果。试验后浇铸Φ30mm试棒，用QRMg8RE7及FeSiRE21两种，以相同配比、相同重新加入量处置铁液，以期得到多种硅型态。

　　通过80余炉试验，科学研究了粘滞、铁液环境温度与不锈钢硅结晶间的关系，其结果如表1、表2与图2。

　　表1中65#为不加变质剂的灰铁铁液，为使含硅量与其它各炉大致相同，向铁液斑籽了1.17%Si展开孕育出。

　　根据表2中的环境温度、粘滞和硅型态的对应数据，在以粘滞-铁液环境温度坐标系中得出了3条曲线（见图2），它们将坐标平面分成了4个区域，各自代表着相同类型硅型态。

线1以下为普通柱状硅不锈钢区，当铁液粘滞大于线1，而小于线2时，硅片比较细小，进而随着粘滞增高而出现柱状硅+蠕墨+球墨，但达不到不含柱状的蠕墨不锈钢状态。铁液粘滞达线2，则柱状硅完全消失，在其线附近，硅型态为75%~100%的蠕虫状硅，而球状硅占0~25%。粘滞高于线2而低于线3时，则随着粘滞增加，硅晶体中球化率增高，蠕化率减少。当粘滞达线3时，球化率高达90%以上。线上部区域，为球墨不锈钢区域。可见，随着粘滞增高，硅结晶将相应由柱状转变成蠕虫状，进而变成球形。

　　表1灰铁及加球化剂后铁液的化学成分

　　炉次

　　附加剂重新加入量（%）

　　处置后铁液化学成分ω（%）

　　Si

　　Mg

　　RE

　　C

　　Si

　　S

　　Mg

　　RE

　　35

　　2.12

　　0.094

　　0.576

　　0.025

　　0.019

　　0.061

　　50

　　1.35

　　0.090

0.245

　　3.60

　　2.7

　　0.028

　　0.026

　　0.061

　　19

　　2.12

　　0.094

　　0.576

　　3.54

　　4.05

　　0.024

　　0.027

　　0.121

　　76

　　1.27

　　0.032

　　0.216

　　0.026

　　0.020

　　0.104

　　42

　　1.35

　　0.067

　　0.310

　　3.25

　　2.51

　　0.027

　　/

　　/

　　41

　　1.55

　　0.080

　　0.440

　　3.35

　　2.44

　　0.025

　　0.016

　　0.065

　　40

　　2.12

　　0.094

　　0.576

　　0.023

　　/

　　/

　　11

　　1.17

　　0.054

　　0.531

　　3.65

　　2.01

　　0.027

　　0.019

　　0.045

　　73

　　1.27

　　0.032

　　0.216

　　0.029

　　0.019

　　0.069

　　77

　　1.27

　　0.032

　　0.216

　　0.026

　　0.021

　　0.104

　　75

　　1.27

　　0.032

0.216

　　0.026

　　0.017

　　0.049

　　67

　　1.25

　　0.028

　　0.211

　　3.54

　　2.31

　　0.027

　　0.029

　　0.040

　　68

　　1.26

　　0.028

　　0.211

　　3.79

　　2.29

　　0.030

　　0.022

　　0.074

　　32

　　1.70

　　0.128

　　0.348

　　0.028

　　0.031

　　0.045

　　57

　　1.25

　　0.028

　　0.211

　　3.65

　　2.16

　　0.029

　　0.023

　　0.052

　　59

　　1.25

　　0.028

　　0.211

　　3.91

　　2.10

　　0.031

　　0.023

　　0.044

　　58

　　1.25

　　0.028

　　0.211

　　3.73

　　2.00

　　0.037

　　0.021

　　0.033

　　54

　　1.27

　　0.024

　　0.277

　　3.60

　　2.22

　　0.041

　　0.023

　　0.044

　　46

　　1.18

　　0.056

0.204

　　3.72

　　2.23

　　0.029

　　/

　　/

　　52

　　1.31

　　0.032

　　0.236

　　3.65

　　2.26

　　0.033

　　/

　　/

　　31

　　1.54

　　0.117

　　0.268

　　0.031

　　0.027

　　0.063

　　65

　　1.17

　　/

　　/

　　3.65

　　2.07

　　0.053

　　/

　　/

　　注：上述各种铁液的含锰量为0.67%~0.71%，含磷量为0.071%~0.080%

　　表2 铁液粘滞、环境温度与硅型态对照表

　　炉号

　　环境温度/℃

　　粘滞/(dyne/cm)

　　硅型态

　　35

　　1 340

　　1 273

　　4%蠕

　　95%球

　　52

　　1 340

　　1 255

　　100%球

　　19

　　1 360

　　1 207

　　10%蠕

　　90%球

　　76

　　1 362

　　1 169

　　10%蠕

　　90%球

　　42

　　1 372

　　1 135

　　5%蠕

　　95%球

　　41

　　1 381

　　1 151

　　10%蠕

90%球

　　40

　　1 383

　　1 172

　　10%蠕

　　90%球

　　11

　　1 340

　　1 061

　　20%球

　　80%蠕

　　75

　　1 359

　　1 015

　　25%球

　　75%蠕

　　77

　　1 364

　　993

　　20%球

　　80%蠕

　　73

　　1 364

　　1 007

　　25%球

　　75%蠕

　　67

　　1 380

　　1 022

　　20%球

　　80%蠕

　　68

　　1 385

　　1 062

　　5%球

　　95%蠕

　　31

　　1 360

　　990

　　20%球

　　80%蠕

　　32

　　1 380

　　972

　　5%球

　　95%蠕

　　57

　　1 342

　　1 157

　　40%球

　　60%蠕

　　59

　　1 340

　　1 153

　　35%球

　　65%蠕

　　58

　　1 358

　　1 144

　　30%球

　　70%蠕

　　54

　　1 362

　　1 137

　　35%球

　　65%蠕

　　46

　　1 360

　　1 155

　　50%球

　　50%蠕

　　52

　　1 363

　　1 153

　　50%球

　　50%蠕

近代科学研究认为，不锈钢硅型态和铁液的表层张国之间没有直接关系，它和硅晶体与铁液间的界面张力存有着一定关系。也就是说，铁液粘滞增加，不见得硅型态就一定转变，例如向铁液中重新加入铝，当铁液中含铝量大于0.1%后，铁液粘滞随含铝量增大而增高，但硅仍为柱状（可参见图1），那么，在什么样条件下才能出现上述的试验结果呢？

　　从本实验结果表明，只要保持原铁液的化学成分大致相同，只改变球化元素和（或）油气元素重新加入量，则硅型态与粘滞就有如前述关系，如何解释这种关系呢？下面试作粗浅分析。

有历史文献指出了铁液中碳、硅、锰、磷、硫及含氧量对粘滞的影响。这些元素变化对铁液粘滞都有影响，其中C、Si、Mn、P四元素浓度少量变化对粘滞影响较小，而S、O浓度变化，影响则显著。含硫量由0.1%增至0.2%，粘滞要降100dyne/cm;含氧量由0.1%增至0.2%，粘滞要降200dyne/cm。本实验中C、Si、Mn、P等元素大致不变，则铁液的粘滞主要取决于铁液中硫和氧浓度的变化，两者浓度减少则粘滞增高。

众所周知，不锈钢中球化元素镁和（或）油气元素浓度增加，硅型态随着发生变化。当原铁液中不含镁或含镁量＜0.001%时，是典型柱状硅；随着含镁量增加至0.007%、0.011%，进而至0.013%，柱状硅变短、变细，进而变成片墨+蠕墨+球墨。当含镁量增至0.016%时，硅则变成蠕虫状，再增加含镁量，球墨量增加，蠕墨量减少。当含镁量增至0.033%时，则全部成球状硅。

　　球化元素是化学性质活泼元素，重新加入铁液中后，首先是脱氧、脱硫，使两者浓度减少，其后果是铁液粘滞提高。

　　把上述分析综合起来不难看出，其它元素浓度基本不变的条件下（这和车间稳定生产某种不锈钢件时情况是一致的），铁液中球化元素增加，其粘滞也要增高。因此根据铁液粘滞的大小，就可以判断不锈钢结晶后的硅型态。在本试验条件下，粘滞为900dyne/cm以下时，为柱状硅；粘滞在1000dyne/cm左右时，为蠕化率大于75%的蠕虫状硅；当粘滞为1 150~1 250dyne/cm时，硅呈球状。

　　4结论

（1）不锈钢件导致相纸的理论性与铁液的粘滞有关，铁液粘滞低，逐步形成相纸的理论性大。

　　（2）在浇铸模具前，如能测得铁液粘滞数值，对预防模具是否导致相纸瑕疵很有意义。可以及时采取工艺措施，避免模具中相纸瑕疵的导致。

　　（3）在一定条件下（不锈钢中其它元素浓度基本保持不变，仅更球化元素镁和油气的浓度），试验结果证明，铁液的粘滞和不锈钢凝固后硅的结晶逐步形成有一定关系，即随着铁液粘滞的增加，硅从柱状硅转变成蠕虫状，进而成球状。

（4）在本试验条件下，粘滞为90dyne/cm左右时，硅呈片在状，当粘滞为1000dyne/cm左右时，硅为蠕化率大于75%的蠕虫状，当粘滞达1150-1250dyne/cm时，硅呈球状。