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铸造论坛»铸造论坛 铸造技术交流区 铸铁铸造 球墨铸铁件的缺陷处理
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球墨铸铁件的缺陷处理

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发表于 2016-12-8 16:30:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
球铁是近40年来我国发展起来的重要铸造金属材料。由于球状石墨造成的应力集中小,对基体的割裂作用也较小,故球铁的抗拉强度,塑性和韧性均高于其他铸铁。与相应组织的钢相比,塑性低于钢,疲劳强度接近一般中碳钢,屈强比可达0 7~0 8,几乎是一般碳钢的2倍,而成本比钢低,因此其应用日趋广泛。

    当然,球铁也不是十全十美的,它除了会产生一般的铸造缺陷外,还会产生一些特有的缺陷,如缩松、夹渣、皮下气孔、球化不良及衰退等。这些缺陷影响铸件性能,使铸件废品率增高。为了防止这些缺陷的发生,有必要对其进行分析并且精密铸造,总结出各种影响因素,提出防止措施,才能有效降低缺陷的产生,提高铸件的力学性能及生产效益。本文将讨论球铁件的主要常见缺陷:缩孔、缩松、夹渣、皮下气孔、石墨漂浮、球化不良及球化衰退。

1 缩孔缩松

1.1影响因素

(1)碳当量:提高碳量,增大了石墨化膨胀,可减少缩孔缩松。此外,提高碳当量还可提高球铁的流动性,有利于补缩。生产优质铸件的经验公式为C%+1/7Si%>3 9%。但提高碳当量时,不应使铸件产生石墨漂浮等其他缺陷。

(2)磷:铁液中含磷量偏高,使凝固范围扩大,同时低熔点磷共晶在最后凝固时得不到补给,以及使铸件外壳变弱,因此有增大缩孔、缩松产生的倾向。一般工厂控制含磷量小于0 08%。

(3)稀土和镁:稀土残余量过高会恶化石墨形状,降低球化率,因此稀土含量不宜太高。而镁又是一个强烈稳定碳化物的元素,阻碍石墨化。由此可见,残余镁量及残余稀土量会增加球铁的白口倾向,使石墨膨胀减小,故当它们的含量较高时,亦会增加缩孔、缩松倾向。

(4)壁厚:当铸件表面形成硬壳以后,内部的金属液温度越高,液态收缩就越大,则缩孔、缩松的容积不仅绝对值增加,其相对值也增加。另外,若壁厚变化太突然,孤立的厚断面得不到补缩,使产生缩孔缩松倾向增大。

(5)温度:浇注温度高,有利于补缩,但太高会增加液态收缩量,对消除缩孔、缩松不利,所以应根据具体情况合理选择浇注温度,一般以1300~1350℃为宜。

(6)砂型的紧实度:若砂型的紧实度太低或不均匀,以致浇注后在金属静压力或膨胀力的作用下,产生型腔扩大的现象,致使原来的金属不够补缩而导致铸件产生缩孔缩松。

(7)浇冒口及冷铁:若浇注系统、冒口和冷铁设置不当,不能保证金属液顺序凝固;另外,冒口的数量、大小以及与铸件的连接当否,将影响冒口的补缩效果。

1.2 防止措施

(1)控制铁液成分:保持较高的碳当量(>3 9%);尽量降低磷含量(<0 08%);降低残留镁量(<0 07%);采用稀土镁合金来处理,稀土氧化物残余量控制在0 02%~0 04%。

(2)工艺设计要确保铸件在凝固中能从冒口不断地补充高温金属液,冒口的尺寸和数量要适当,力求做到顺序凝固。

(3)必要时采用冷铁与补贴来改变铸件的温度分布,以利于顺序凝固。

(4)浇注温度应在1300~1350℃,一包铁液的浇注时间不应超过25min,以免产生球化衰退。

(5)提高砂型的紧实度,一般不低于90;撞砂均匀,含水率不宜过高,保证铸型有足够的刚度。



2 夹渣

2 .1 影响因素

(1)硅:硅的氧化物也是夹渣的主要组成部分,因此尽可能降低含硅量。

(2)硫:铁液中的硫化物是球铁件形成夹渣缺陷的主要原因之一。硫化物的熔点比铁液熔点低,在铁液凝固过程中,硫化物将从铁液中析出,增大了铁液的粘度,使铁液中的熔渣或金属氧化物等不易上浮。因而铁液中硫含量太高时,铸件易产生夹渣。球墨铸铁原铁液含硫量应控制在0 06%以下,当它在0 09%~0 135%时,铸铁夹渣缺陷会急剧增加。

(3)稀土和镁:近年来研究认为夹渣主要是由于镁、稀土等元素氧化而致,因此残余镁和稀土不应太高。

(4)浇注温度:浇注温度太低时,金属液内的金属氧化物等因金属液的粘度太高,不易上浮至表面而残留在金属液内; 温度太高时,金属液表面的熔渣变得太稀薄,不易自液体表面去除,往往随金属液流入型内。而实际生产中,浇注温度太低是引起夹渣的主要原因之一。此外,浇注温度的选取还应考虑碳、硅含量的关系。

(5)浇注系统:浇注系统设计应合理,具有挡渣功能,使金属液能平稳地充填铸型,力求避免飞溅及紊流。

(6)型砂:若型砂表面粘附有多余的砂子或涂料,它们可与金属液中的氧化物合成熔渣,导致夹渣产生;砂型的紧实度不均匀,紧实度低的型壁表面容易被金属液侵蚀和形成低熔点的化合物,导致铸件产生夹渣。

2.2 防止措施

(1)控制铁液成分:尽量降低铁液中的含硫量(<0 06%),适量加入稀土合金(0 1%~0 2%)以净化铁液,尽可能降低含硅量和残镁量。

(2)熔炼工艺:要尽量提高金属液的出炉温度,适宜的镇静,以利于非金属夹杂物的上浮、聚集。扒干净铁液表面的渣子,铁液表面应放覆盖剂(珍珠岩、草木灰等),防止铁液氧化。选择合适的浇注温度,最好不低于1350℃。

(3)浇注系统要使铁液流动平稳,应设有集渣包和挡渣装置(如滤渣网等),避免直浇道冲砂。

(4)铸型紧实度应均匀,强度足够;合箱时应吹净铸型中的砂子。

3 石墨漂浮

3. 1 影响因素

(1)碳当量:碳当量过高,以致铁液在高温时就析出大量石墨。由于石墨的密度比铁液小,在镁蒸汽的带动下,使石墨漂浮到铸件上部。碳当量越高,石墨漂浮现象越严重。应当指出,碳当量太高是产生石墨漂浮的主要原因,但不是唯一原因,铸件大小、壁厚也是影响石墨漂浮的重要因素。

(2)硅:在碳当量不变的条件下,适当降低含硅量,有助于降低产生石墨漂浮的倾向。

(3)稀土:稀土含量过少时,碳在铁液中的溶解度会降低,铁液将析出大量石墨,加重石墨漂浮。

(4)球化温度与孕育温度:为了提高镁及稀土元素的吸收率,国内试验研究表明,球化处理时最适当的铁液温度是1380~1450℃。在此温度区间,随着温度升高,镁和稀土的吸收率增加。

(5)浇注温度:一般情况下,浇注温度越高,出现石墨漂浮的倾向越大,这是因为铸件长时间处于液态有利于石墨的析出。A.P.Druschitz与W.W.Chaput研究发现,若缩短凝固时间,随着浇注温度升高,石墨漂浮倾向降低。

(6)滞留时间:孕育处理后至浇注完毕之间的停留时间太长,为石墨的析出提供了条件,一般这段时间应控制在10min以内。
名人堂:
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发表于 2016-12-13 11:12:56 | 显示全部楼层
太有用了,谢谢楼主分享!
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