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                  灰鑄鐵件可能出現的缺陷分析

                  來源: 發布時間:2020-03-20

                    

                    在灰鑄鐵件生產中,常見的鑄件缺陷有:氣孔、成分與性能不合格、熱裂與冷裂、縮孔與縮松、渣眼與鐵豆、冷隔與澆不足、砂眼與夾砂、多肉與錯輻、變形等。通常,產生這些缺陷的原因不單是造型制芯問題,有時還有熔煉澆注、配砂質量、落砂清理等許多生產工序的問題,因此必須具體分析,以便采取相應的合理措施加以解決。

                    一、砂芯和砂型的剛性

                    砂型澆注后,由于鐵液的靜壓力或凝固而引起的膨脹力,常導致型壁移動和砂芯潰散,這就會使鑄件產生內部縮孔和表面縮陷。因此為使鑄件尺寸穩定,要大限度地使鑄型緊實。

                    為了節約造型材料,造芯時廣泛采用了空心砂芯,它比實體芯輕,故熱容量小,凝固速度慢,這會導致砂型擴張或砂芯潰散。此外,鐵液可能通過芯頭或砂芯上的裂紋而滲入其中空部分,這也會使鑄件產生缺陷。

                    為了提高空心砂芯的剛性,可用濕型砂或水玻璃砂充填;也可將殼芯作成兩半,其內部設置加強筋,造芯后粘合可得到堅硬的砂芯。

                    二、正確選擇澆注溫度

                    1.澆注溫度過低時可能形成的缺陷

                    (1)硫化錳氣孔 此種氣孔位于鑄件表皮以下且多在上面,常在加工后顯露出來,氣孔直徑約2~6mm。有時孔中含有少量熔渣,金相研究表明,此缺陷是由MnS偏析與熔渣混合而成,原因是澆注溫度低,同時鐵液中含Mn和S量高。

                    (2)液體夾渣 加工后鑄件表皮之下會發現一個個單體的小孔,孔的直徑一般為1~3mm。個別情況下只有1~2個小孔。金相研究表明,這些小孔與少量的液體夾渣一起出現,但該處未發現S的偏析。

                    (3)砂芯氣體引起的氣孔 氣孔和多空性氣孔常因砂芯排氣不良而引起。因為造芯時砂芯多在芯盒中硬化,這就常使砂芯排氣孔數量不夠。為了形成排氣孔,可在型芯硬化后補充鉆孔。

                    澆注溫度過低常見的原因是澆注前,鐵液在敞口的澆包中長時間運輸和停留而散熱。用帶有絕熱材料的澆包蓋,可以顯著地減少熱損失。

                    2.澆注溫度過高

                    澆注溫度過高會引起砂型漲大,特別是具有復雜砂芯的鑄件,當澆注溫度≥1420℃時廢品增多,澆注溫度為1460℃時廢品達50%。在生產中,利用感應電爐熔煉能較好地控制鐵液溫度。

                    三、晶核的形成

                    (1)孕育的影響

                    孕育處理有時也會增加鑄造缺陷,因為強烈孕育而急劇生核的鑄鐵件,形成碳化物的傾向增大了。所以建議孕育處理時孕育劑的用量能防止白口就可以了,健全鑄件中的晶核比有縮孔的鑄件要少的多。

                    (2)硫的作用

                    由于大多數廢鋼中含S量低,故電爐熔化廢鋼時,只能獲得含S量低(≤0.05%)的鑄鐵。此種鑄鐵對許多孕育劑來說不起作用,原因是孕育衰退的很快,所以用廢鋼在電爐中熔化時,常常在鑄件中產生白口。

                    (3)鐵液的保溫和過熱溫度

                    近年來,人們傾向于用電爐熔化并保溫鐵液,但提高過熱溫度和增加保溫時間會減少晶核的形成,故有產生白口的危險?紤]到經濟和材料性能方面的原因,長時間保溫時其溫度應盡可能低些。

                    四、因砂芯引起的鑄件尺寸誤差

                    砂芯受熱時首先是膨脹,然后產生塑性變形,這種在高溫下所引起的變化與所用的型砂以及粘結劑的分解有關。

                    (1)硬化溫度和硬化時間的影響 樹脂砂的初膨脹和熱塑性同硬化溫度和時間有關。硬化時間長的砂芯,其一次和二次膨脹就大,可能帶來變形問題;而硬化時間短時,砂芯膨脹小且分解快。

                    (2)砂芯涂料的影響 大部分砂芯表面要刷涂料,經試驗發現,耐火涂料滲入砂芯表面的深度對砂芯變形有很大影響,當涂上含有表面活性劑的涂料時、因滲透深度大而防止了二次膨脹。

                    灰鑄鐵缺陷產生的原因分析

                    影響灰鑄鐵力學性能的主要因素:冷卻速度,鐵液的過熱處理、孕育處理、爐料特性等。

                    1.關于冷卻速度的影響

                    影響鑄件冷卻速度的因素較多:鑄件壁厚和重量、鑄型材料的種類、澆冒口和重量等等。由于鑄件的壁厚、重量和結構取決于工作條件,不能隨意改變,故在選擇化學成分時應考慮到它們對組織的影響。

                    2.關于鐵液過熱處理的影響

                    提高鐵液過熱溫度可以:

                   、僭黾踊咸己亢拖鄳獪p少石墨碳含量,

                   、诩毣,并使枝晶石墨的形成,

                   、巯T鐵的“遺傳性”,

                   、芴岣哞T件斷面上組織的均勻性,

                   、萦欣阼T件的補縮。同樣,鐵液保溫也有鐵液過熱的類似作用。

                    3.關于鐵液孕育處理的影響

                    孕育處理就是在鐵液進入鑄件型腔前,把孕育劑附加到鐵液中以改變鐵液的冶金狀態,從而可改善鑄鐵的顯微組織和性能。

                    對灰鑄鐵而言,進行孕育處理是為了獲得A型石墨、珠光體基體、細小共晶團的組織,以及減少鑄件薄壁或邊角處的白口傾向和對鑄件壁厚的敏感性;對可鍛鑄鐵而言,是為了縮短短退火周期,增大鑄件的允許壁厚和改善組織的結構;對球墨鑄鐵而言,是為了減少鑄件白口傾向,提高球化率和改善石墨的圓整性。

                    4.關于爐料特性的影響

                    實際生產中往往發現改變金屬爐料(例如采用不同產地的生鐵或改變爐料的配比等)而化學成分似乎無變化的情況下鑄鐵具有不同的組織和性能,這說明原材料的性質直接影響著用它熔煉出來的鑄鐵的性質,稱為鑄鐵的:“遺傳性”為此,采用提高鐵液溫度和使用多種鐵料配料可消除這種“遺傳性”,并改善鑄鐵的組織和性能。


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