表2.1-15抗磨白口鑄鐵牌號及化學(xué)成分(摘自GB/T8263-1999)

表2.1-16抗磨白口鑄鐵力學(xué)性能及應(yīng)用舉例(摘自GB/T8263-1999)

注：

1.牌號中的"DT"和" GT"，分別為“低碳”和“高碳”的拼音字母的首位字母，表示含碳全的高低。

2.鑄鐵的熱處理規(guī)范和金相組織，參見GB/T8263-1999。

3.鑄件在清理鑄件或處理鑄件缺陷過程中，不能采用火焰切割、電弧切割、電焊切割和補(bǔ)焊。

進(jìn)一步提高鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量和合格率，降低鑄件的生產(chǎn)成本，是每一個消失模鑄造企業(yè)所追求的目標(biāo)。而制約消失模鑄造良性發(fā)展最根本的因素就是消失模模樣材料，劣質(zhì)的白區(qū)產(chǎn)品=劣質(zhì)的黑區(qū)產(chǎn)品，這是全世界所有消失模鑄造廠家所共知的事實(shí)。
經(jīng)多年的消失模模樣材料應(yīng)用研究，我們發(fā)現(xiàn)：由于模具收縮及產(chǎn)品低附加值等原因，眾多消失模鑄造企業(yè)只能用普通的EPS，導(dǎo)致消失模鑄件缺陷多發(fā)，鑄件合格率偏低，生產(chǎn)成本居高不下。
針對現(xiàn)有EPS存在的不足，我們研發(fā)生產(chǎn)了STMMA-FD珠粒，以解決現(xiàn)有EPS其分子量過低，強(qiáng)度和剛度不高的問題，減少鑄件在鑄造時(shí)產(chǎn)生的碳缺陷。STMMA-FD珠粒主要應(yīng)用于灰鐵類、鋁合金等中低端消失模鑄件的生產(chǎn)。經(jīng)江蘇鹽城、河北衡水、浙江湖州等公司現(xiàn)場實(shí)際試驗(yàn)證明，在預(yù)發(fā)、成型、模樣時(shí)效處理、涂料浸涂烘干等操作與EPS工藝完全一樣的情況下，使用STMMA-FD珠粒后，模樣的尺寸穩(wěn)定性和強(qiáng)度、鑄件的表面光潔度得到了較大的提高，鑄件的碳缺陷降低，鑄件的合格率提高了6%以上，使鑄造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到了大幅度的提高。
二.STMMA-FD珠粒性能介紹
1.國內(nèi)外使用模樣材料分析
優(yōu)質(zhì)的模樣材料是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)模樣的的前提，縱觀全世界使用模樣材料情況，在STMMA-FD珠粒尚未投入應(yīng)用之前，消失模鑄造常用的模樣材料有兩大塊：EPS和共聚物。其中國外和臺灣的EPS為消失模鑄造鋁合金專用EPS，國內(nèi)的EPS為可發(fā)性聚苯乙烯。而共聚物主要有中國凱斯特（本公司）的STMMA共聚珠粒及日本三菱公司的CLEARPOR共聚物。
眾所周知，我國國內(nèi)目前還沒有消失模鑄造專用的EPS珠粒，國內(nèi)消失模鑄造企業(yè)一般使用EPS和STNNA共聚珠粒，所有使用EPS的廠家所用的都是包裝或建筑用的可發(fā)性聚苯乙烯。這些EPS的原料來源很雜，有時(shí)會有不同性質(zhì)的原料混在一起（據(jù)了解，由于這幾年建筑和包裝行業(yè)對EPS阻燃級的要求，基本上95%的原料均加阻燃劑），致使我們的鑄件缺陷多發(fā)，鑄件的合格率較低，生產(chǎn)成本自然就高。
歐、美、日等國家的消失模工藝鑄出的產(chǎn)品要比我們的好得多，其中最主要的原因，是這些國家的有色金屬鑄造使用EPS專用料，黑色金屬消失模鑄造均采用共聚物。與國外發(fā)達(dá)國家相比，我國的消失模鑄造技術(shù)還有較大的差距。
2.目前國內(nèi)EPS存在的缺陷
（1）國內(nèi)目前還沒有專用于消失模鑄造工藝的聚苯乙烯泡沫（簡稱EPS），大多數(shù)消失模鑄造企業(yè)都在使用包裝用EPS篩余料（下腳料）代替專用料，包裝用EPS是通過苯乙烯單體聚合而成，其分子量過低（只有5萬左右），導(dǎo)致模樣的強(qiáng)度和剛度不夠，不適用消失模鑄造。
（2）我們知道，有機(jī)物中碳原子占整個分子的比例越大，由于有機(jī)物不完全燃燒的原因，使其在燃耗過程中，更容易產(chǎn)生黑煙。同理，碳原子含量越高的有機(jī)物，在加熱分解過程中，越容易產(chǎn)生碳化現(xiàn)象。部分化合物因?yàn)槠涮荚铀颊麄€分子的比重較大，在進(jìn)一步的加熱過程中，容易碳化。由于在碳化后仍處于高溫狀態(tài)，碳原子活性也較大，因此會進(jìn)入到鑄件中，產(chǎn)生碳缺陷。
因此，當(dāng)用普通EPS珠粒制作的模樣用于消失模鑄造中，在澆注時(shí)，EPS泡沫先隨著溫度的升高，其中一部分鍵能較弱的鏈段發(fā)生斷裂，隨著溫度的持續(xù)升高，鍵能較強(qiáng)的鏈段也發(fā)生斷裂，這就形成若干分子量較低的烴類化合物。且在這些烴類化合物中存在一部分還有碳碳雙鍵以及碳碳三鍵的化合物。EPS模樣對鋼鑄件表面增碳量為0.3~0.5%，在球鐵和灰鐵澆鑄中最為引人注目，它表現(xiàn)為皺紋、冷卻結(jié)疤、表面凹陷和表面下的夾渣等，使得鑄件的力學(xué)性能受到很大的影響。國內(nèi)仍有很多鑄造廠家至今不敢上消失模，或上了消失模生產(chǎn)線卻不能批量生產(chǎn)，一個最關(guān)鍵的原因，是我國目前還沒有完全解決該種缺陷的好方法。
特別是在鑄鋁時(shí)，碳夾雜物成為消失模鑄造過程中主要問題，碳夾雜物出現(xiàn)于兩股金屬流相遇，但還沒有浸潤互熔而導(dǎo)致“冷隔”。假如鑄件是循環(huán)加熱—冷卻的，碳夾雜物還會導(dǎo)致金屬疲勞斷裂。假如一個鋁鑄件中存在碳夾雜物缺陷，那么一般情況下，該碳夾雜物缺陷將出現(xiàn)在每一個鑄件中。就鑄件而言，在某些情況下，當(dāng)此缺陷不存在于鑄件的重要區(qū)域時(shí)，還不是什么嚴(yán)重的問題。但如果碳夾雜物出現(xiàn)在重要部位，如像發(fā)動機(jī)缸體這樣的鑄件，由于其承受高低溫循環(huán)變化和壓力的考驗(yàn)，造成液體在鑄件內(nèi)部滲漏，則將導(dǎo)致極為嚴(yán)重的故障。
3.STMMA-FD珠粒的介紹
針對現(xiàn)有EPS存在的不足，我們研發(fā)STMMA-FD珠粒的目的，在于更有效的減少鑄件在鑄造時(shí)產(chǎn)生的碳缺陷問題。第二目的，是在于解決現(xiàn)有EPS其分子量過低，強(qiáng)度和剛度不高的問題。
STMMA-FD珠粒是通過在苯乙烯的合成中加入少量甲基丙烯酸甲脂，是一種新型改性的可發(fā)性聚苯乙烯顆粒，來提高分子量。同時(shí)通過有機(jī)溴和甲基丙烯酸甲酯的結(jié)合使用下減少碳缺陷問題的產(chǎn)生。有機(jī)溴在受熱情況下，會產(chǎn)生溴化氫，溴化氫會與碳碳雙鍵和碳碳三鍵發(fā)生加成反應(yīng)，一方面，發(fā)生加成反應(yīng)后，打破了原有碳碳雙鍵和三鍵，使得整個分子中碳原子所占的比例下降，而鑄件中的碳缺陷主要由于聚合物受熱形成的碳碳雙鍵以及碳碳三鍵的存在而產(chǎn)生，因此可在一定程度上減少了碳化。其次，溴原子的相對分子質(zhì)量大于氫原子，再結(jié)合甲基丙烯酸甲酯聚合出的改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒，相比于目前的聚苯乙烯泡沫，其碳元素的比例大大下降，可以有效的通過碳含量的降低來減小碳缺陷的產(chǎn)生。
STMMA-FD珠粒主要應(yīng)用于灰鐵類、鋁合金等中低端消失模鑄件的生產(chǎn)，與EPS相比有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）降低了鑄件的碳缺陷；
（2）提高了模樣強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性；
（3）提高了鑄件表面光潔度和成品率；
（4）降低了鑄件的綜合生產(chǎn)成本。