鋼琴鐵板是鋼琴共鳴盤中的一個(gè)主要部件，它是鋼琴的骨架，承受著來自琴弦系統(tǒng)的張力，是鋼琴音準(zhǔn)穩(wěn)定的重要保障，一旦鐵板斷裂，鋼琴就會(huì)報(bào)廢。由此可見，確保鋼琴鐵板的強(qiáng)度，避免鐵板在裝配、調(diào)律，以及運(yùn)輸過程出現(xiàn)斷裂顯得至關(guān)重要。
鋼琴鐵板是由灰鑄鐵鑄造而成，灰鑄鐵作為一種結(jié)構(gòu)材料具有廣泛的應(yīng)用，許多重要的機(jī)器零件，如機(jī)床床身，內(nèi)燃機(jī)缸體、缸蓋、殼體、歧管，壓縮機(jī)缸體和液壓閥等都采用灰鑄鐵鑄造。然而，不同的鑄造控制過程對灰鑄鐵件的性能影響很大。要保證鋼琴鐵板鑄件擁有足夠的強(qiáng)度可以從以下的幾個(gè)方面進(jìn)行操作：
一、材料化學(xué)成分的選擇
    對化學(xué)成分的控制在熔煉技術(shù)中非常重要，合理的化學(xué)成分，是保證材料性能的基礎(chǔ)。
    決定灰鑄鐵性能的主要因素為石墨形態(tài)和金屬基體的性能。當(dāng)碳當(dāng)量（CE=C+1/3Si）較高時(shí)，石墨的數(shù)量增加，在孕育條件不好或有微量有害元素時(shí)，石墨形狀惡化。這樣的石墨使金屬基體能夠承受負(fù)荷的有效面積減少，而且在承受負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，使金屬基體的強(qiáng)度不能正常發(fā)揮，從而降低鑄鐵的強(qiáng)度。在材料中珠光體具有好的強(qiáng)度、硬度，而鐵素體則質(zhì)地較軟而且強(qiáng)度較低。當(dāng)隨著C、Si的量提高，會(huì)使珠光體量減少，鐵素體量增加。因此，碳當(dāng)量的提高將在石墨形狀和基體組織兩方面影響鑄鐵鑄件的抗拉強(qiáng)度和鑄件實(shí)體的硬度。在熔煉過程控制中，碳當(dāng)量的控制是解決材料性能的一個(gè)很重要的因素。
    在灰鑄鐵中的合金元素主要是指Mn、Cr、Cu、Sn、Mo等促進(jìn)珠光體生成元素，這些元素含量會(huì)直接影響珠光體的含量，同時(shí)由于合金元素的加入，在一定程度上細(xì)化了石墨，使基體中鐵素體的量減少甚至消失，珠光體則在一定的程度上得到細(xì)化，而且其中的鐵素體由于有一定量的合金元素而得到固溶強(qiáng)化，使鑄鐵總有較高的強(qiáng)度性能。在熔煉過程控制中，對合金的控制同樣是重要的手段。
對于鋼琴鐵板的強(qiáng)度要求，鑄件的成分控制主要有C、Si、Mn、P、S、Cu、Cr、Pb、N 等，成分控制如表1。

C

Si

Mn

P

S

Cu

Cr

Pb

N

3.0~3.8%

1.8~2.1%

0.6~1.2%

<0.1%

<0.1%

0.4~0.8%

<0.12%

<20 ppm

70~120ppm

表1

二、爐料配比對材料的控制
    過去我們一直堅(jiān)持只要化學(xué)成分符合規(guī)范要求就應(yīng)該能夠獲得符合標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械性能材料的觀點(diǎn)，而實(shí)際上這種觀點(diǎn)所看到的只是常規(guī)化學(xué)成分，而忽略了一些合金元素和有害元素在其中所起的作用。如生鐵是Ti的主要來源，Ti在鑄鐵中是屬于一種有害元素，究其原因是鈦與氮的親和力較強(qiáng)，當(dāng)灰鑄鐵中的鈦含量較高時(shí)無益于氮的強(qiáng)化作用，首先與氮形成TiN化合物，這就減少了固溶于鑄鐵中的自由氮，事實(shí)上正是由于這種自由氮對灰鑄鐵起著固溶強(qiáng)化的作用。因此鈦含量的高低間接影響著灰鑄鐵的性能。 因此生鐵使用量的多少會(huì)直接影響材料中Ti的含量，對材料機(jī)械性能產(chǎn)生很大的影響。同樣廢鋼是許多合金元素的來源，廢鋼用量對鑄鐵的機(jī)械性能的影響是非常直接的。因此爐料配比對鑄鐵材料的機(jī)械性能有著直接的影響，也是熔煉控制的重點(diǎn)。
通常對于鋼琴鐵板鑄造爐料配比如表2。
 

生鐵

廢鋼

回爐鐵

50~70

6~20%

其余

表2

三、孕育處理
    孕育處理目的在于促進(jìn)石墨化，降低白口傾向，降低端面敏感性；控制石墨形態(tài)，消除過冷石墨；適當(dāng)增加共晶團(tuán)數(shù)和促進(jìn)細(xì)片狀珠光體的形成，從而達(dá)到改善鑄鐵的強(qiáng)度性能和其它性能的目的。鐵液溫度對孕育的影響及控制鐵液溫度對孕育的影響顯著。在一定的范圍內(nèi)提高鐵液的過熱溫度并保持一定時(shí)間，可以使鐵液中殘存著未溶的石墨質(zhì)點(diǎn)，完全溶入鐵液中，以消除生鐵的遺傳影響，充分發(fā)揮孕育劑的孕育作用，提高鐵水受孕育能力。
孕育劑的粒度是孕育劑狀況的重要指標(biāo)，對孕育效果有很大影響。粒度過細(xì)，易于分散或被氧化進(jìn)入溶渣而失去作用，粒度太大，孕育劑熔化或溶解不盡，不僅不能充分發(fā)揮孕育作用，反而會(huì)造成偏析、硬點(diǎn)、過冷石墨等缺陷。
在實(shí)際過程控制中，灰鑄鐵的孕育處理需要控制的參數(shù)如表3。

孕育劑種類

粒度

加入量

孕育溫度

孕育方式

75Si-Fe

3~5mm

0.3~0.6%

1420~1460℃

爐前隨流孕育

表3

上述灰鑄鐵的熔煉參數(shù)，不論對鐵板的抗拉強(qiáng)度指標(biāo)，還是厚、薄截面組織的一致性、鑄件的尺寸穩(wěn)定性都能很好的滿足要求。而且，還很大程度上提高了鑄件的機(jī)加工性能。