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鑄造技術!球墨鑄鐵件的缺陷處理。

1 縮孔縮松   1.1影響因素   (1)碳當量:提高碳量,增大了石墨化膨脹,可減少縮孔縮松。此外,提高碳當量還可提高球鐵的流動性,有利于補縮。生產優質鑄件的經驗公式為C%+1/7Si%>3 9%。但提高碳當量時,不應使鑄件產生石墨漂浮等其他缺陷。   (2)磷:鐵液中含磷量偏高,使凝固范圍擴大,同時低熔點磷共晶在最后凝固時得不到補給,以及使鑄件外殼變弱,因此有增大縮孔、縮松產生的傾向。一般工廠控制含磷量小于0 08%。   (3)稀土和鎂:稀土殘余量過高會惡化石墨形狀,降低球化率,因此稀土含量不宜太高。而鎂又是一個強烈穩定碳化物的元素,阻礙石墨化。由此可見,殘余鎂量及殘余稀土量會增加球鐵的白口傾向,使石墨膨脹減小,故當它們的含量較高時,亦會增加縮孔、縮松傾向。   (4)壁厚:當鑄件表面形成硬殼以后,內部的金屬液溫度越高,液態收縮就越大,則縮孔、縮松的容積不僅絕對值增加,其相對值也增加。另外,若壁厚變化太突然,孤立的厚斷面得不到補縮,使產生縮孔縮松傾向增大。   (5)溫度:澆注溫度高,有利于補縮,但太高會增加液態收縮量,對消除縮孔、縮松不利,所以應根據具體情況合理選擇澆注溫度,一般以1300~1350℃為宜。   (6)砂型的緊實度:若砂型的緊實度太低或不均勻,以致澆注后在金屬靜壓力或膨脹力的作用下,產生型腔擴大的現象,致使原來的金屬不夠補縮而導致鑄件產生縮孔縮松。   (7)澆冒口及冷鐵:若澆注系統、冒口和冷鐵設置不當,不能保證金屬液順序凝固;另外,冒口的數量、大小以及與鑄件的連接當否,將影響冒口的補縮效果。   1.2 防止措施   (1)控制鐵液成分:保持較高的碳當量(>3 9%);盡量降低磷含量(<0 08%);降低殘留鎂量(<0 07%);采用稀土鎂合金來處理,稀土氧化物殘余量控制在0 02%~0 04%。   (2)工藝設計要確保鑄件在凝固中能從冒口不斷地補充高溫金屬液,冒口的尺寸和數量要適當,力求做到順序凝固。   (3)必要時采用冷鐵與補貼來改變鑄件的溫度分布,以利于順序凝固。   (4)澆注溫度應在1300~1350℃,一包鐵液的澆注時間不應超過25min,以免產生球化衰退。   (5)提高砂型的緊實度,一般不低于90;撞砂均勻,含水率不宜過高,保證鑄型有足夠的剛度。   2 夾渣   2 .1 影響因素   (1)硅:硅的氧化物也是夾渣的主要組成部分,因此盡可能降低含硅量。   (2)硫:鐵液中的硫化物是球鐵件形成夾渣缺陷的主要原因之一。硫化物的熔點比鐵液熔點低,在鐵液凝固過程中,硫化物將從鐵液中析出,增大了鐵液的粘度,使鐵液中的熔渣或金屬氧化物等不易上浮。因而鐵液中硫含量太高時,鑄件易產生夾渣。球墨鑄鐵原鐵液含硫量應控制在0 06%以下,當它在0 09%~0 135%時,鑄鐵夾渣缺陷會急劇增加。   (3)稀土和鎂:近年來研究認為夾渣主要是由于鎂、稀土等元素氧化而致,因此殘余鎂和稀土不應太高。   (4)澆注溫度:澆注溫度太低時,金屬液內的金屬氧化物等因金屬液的粘度太高,不易上浮至表面而殘留在金屬液內; 溫度太高時,金屬液表面的熔渣變得太稀薄,不易自液體表面去除,往往隨金屬液流入型內。而實際生產中,澆注溫度太低是引起夾渣的主要原因之一。此外,澆注溫度的選取還應考慮碳、硅含量的關系。   (5)澆注系統:澆注系統設計應合理,具有擋渣功能,使金屬液能平穩地充填鑄型,力求避免飛濺及紊流。   (6)型砂:若型砂表面粘附有多余的砂子或涂料,它們可與金屬液中的氧化物合成熔渣,導致夾渣產生;砂型的緊實度不均勻,緊實度低的型壁表面容易被金屬液侵蝕和形成低熔點的化合物,導致鑄件產生夾渣。   2.2 防止措施   (1)控制鐵液成分:盡量降低鐵液中的含硫量(<0 06%),適量加入稀土合金(0 1%~0 2%)以凈化鐵液,盡可能降低含硅量和殘鎂量。   (2)熔煉工藝:要盡量提高金屬液的出爐溫度,適宜的鎮靜,以利于非金屬夾雜物的上浮、聚集。扒干凈鐵液表面的渣子,鐵液表面應放覆蓋劑(珍珠巖、草木灰等),防止鐵液氧化。選擇合適的澆注溫度,最好不低于1350℃。   (3)澆注系統要使鐵液流動平穩,應設有集渣包和擋渣裝置(如濾渣網等),避免直澆道沖砂。   (4)鑄型緊實度應均勻,強度足夠;合箱時應吹凈鑄型中的砂子。   3 石墨漂浮   3. 1 影響因素   (1)碳當量:碳當量過高,以致鐵液在高溫時就析出大量石墨。由于石墨的密度比鐵液小,在鎂蒸汽的帶動下,使石墨漂浮到鑄件上部。碳當量越高,石墨漂浮現象越嚴重。應當指出,碳當量太高是產生石墨漂浮的主要原因,但不是唯一原因,鑄件大小、壁厚也是影響石墨漂浮的重要因素。   (2)硅:在碳當量不變的條件下,適當降低含硅量,有助于降低產生石墨漂浮的傾向。   (3)稀土:稀土含量過少時,碳在鐵液中的溶解度會降低,鐵液將析出大量石墨,加重石墨漂浮。   (4)球化溫度與孕育溫度:為了提高鎂及稀土元素的吸收率,國內試驗研究表明,球化處理時最適當的鐵液溫度是1380~1450℃。在此溫度區間,隨著溫度升高,鎂和稀土的吸收率增加。   (5)澆注溫度:一般情況下,澆注溫度越高,出現石墨漂浮的傾向越大,這是因為鑄件長時間處于液態有利于石墨的析出。A.P.Druschitz與W.W.Chaput研究發現,若縮短凝固時間,隨著澆注溫度升高,石墨漂浮傾向降低。   (6)滯留時間:孕育處理后至澆注完畢之間的停留時間太長,為石墨的析出提供了條件,一般這段時間應控制在10min以內。