灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施
常见灰铸铁件缺陷分析和检查防范
1 5 0 、 HT / 2 0 0 、 HT/ 2 5 0 、 HT / 3 0 0 、 HT / 3 5 0 六级 , 其组 织是 由金
属基体和 片状石 墨组成 , 力学 性能较 低 。但 同时它 又具 备缺
口敏感性 小 、 减震效 果好 、 耐磨性 强的特性 , 以及 良好 的铸造 性能和切割加工性能 , 是其得到 广泛应用的关键 。
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和 内在质 量均达 不到有关 标准和验 收要求 , 但通 过对存 在缺
陷的铸件进 行返修 , 能够达到 有关标准 和验收 要求 。废 品是
8 期 间核查 的记 录
期 间核查记录应体 现出对计 量标 准核查过程 中的全面信 息, 其 中包括 核查 日期 。被 核查对 象 名称 、 型号规格 、 出厂编
等 。另外 , 还可通过经验 , 利用听觉和嗅 觉进 行检查 。判定合
格品的标准 , 生产厂家应与用户商定 。
2 . 1 外观 质量 检查
铸 件外观 质量包括 铸件形 状 、 尺寸 、 表面 粗糙度 、 重 量偏 差、 表面缺陷 、 色泽 、 表面硬度和表面清理质量 。 ①铸件尺寸检测 铸件尺 寸检查 时是 以铸 件工 艺图为依 据 , 它包括 零件尺
●核查结论 , 即测量设 备/ 过程是否在控 ; ●其它 , 如建议 、 相关说明。 ( 2 ) 期间 核查结论 符合要 求 , 将《 期间核 查报告 》 、 原 始记 录和测量不确定度评定等资料经批准后存档 。
号、 生产厂家 ; 使用 的核 查标准 的名称 、 型号规格 、 编号、 生产 厂家 ; 依 据的技术规范 ; 环境 参 , 还 会对 设备的使用造成 影响 , 降低了机械 的使 用 精度和 寿命 , 甚 至 出现 事故 。所以对 铸铁过 程做好 缺陷分
灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施
灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施灰铸铁是一种铸铁材料,广泛应用于工业生产中。
然而,灰铸铁在生产过程中常常会产生一些缺陷,影响产品质量和使用寿命。
本文将分析灰铸铁缺陷的一些常见原因,并提出相应的预防措施。
首先,原材料的选择和质量会直接影响灰铸铁的缺陷产生。
原材料中的含碳量不均匀、硫、磷含量过高等都可能导致气孔、夹杂物等缺陷的产生。
因此,在原材料采购时,应选择质量稳定可靠的供应商,严格控制原材料的成分和质量。
其次,铸造工艺是产生灰铸铁缺陷的重要原因之一、铸造温度、浇注速度、冷却速度等工艺参数的不当选择都可能引起缺陷。
例如,铸造温度过高会导致灰铸铁组织粗化,同时加速固化速度,容易产生疏松缺陷;而铸造温度过低则容易使灰铸铁凝固速度过慢,产生大的铁素体晶粒和残余奥氏体,导致脆性增加。
因此,应根据具体工件的要求,合理选取铸造工艺参数,确保铸件质量。
此外,铸造设备的状态和操作对于灰铸铁缺陷的产生也有影响。
设备的使用寿命、维护保养情况都会影响铸件质量。
例如,设备老化导致温度控制不稳定,浇注时温度波动较大,容易引起疏松缺陷。
为了减少设备因素引起的缺陷,应定期对设备进行检查和维护,并采取合适的设备调整措施。
为了预防灰铸铁缺陷的产生,可以从以下几个方面采取相应的措施。
首先,在原材料选择上,应选用质量稳定的材料,并进行严格的原材料检测,确保其成分和质量符合要求。
其次,在铸造工艺中,应根据具体情况合理选择铸造温度、浇注速度和冷却速度等工艺参数,以获得良好的铸件结构和性能。
另外,在铸造过程中,可以采取保温措施,增加浇注温度的稳定性,避免因温度波动而引起的缺陷。
此外,设备的维护和保养也是很重要的,定期对设备进行检查和维修,确保设备的正常运行,减少因设备因素引起的缺陷。
最后,铸造工艺的控制和优化也是减少灰铸铁缺陷的重要手段。
通过工艺优化和改进,可以进一步提高产品质量和减少缺陷产生的可能性。
综上所述,灰铸铁缺陷的产生主要与原材料、铸造工艺和设备等因素有关。
(一)灰铸铁件由于熔炼浇注造成的主要缺陷,产生的原因分析及预防措施
(一)灰铸铁件由于熔炼浇注造成的主要缺陷,产生的原因分析及预防措施序号缺陷名称特征及发现发方法原因分析防止方法1 气孔筛状气孔:比较均匀地分布于铸件的整个或大部分断面上皮下气孔:离铸件表面1~3mm处,出现密布的细小气孔用外观检查,机械加工,抛丸清理或磁力探伤可发现当铁液中,气含量较多,并且浇注温度过低,析出的气体来不及上浮和逸出铸件时产生1.炉料本身气含量高,或锈蚀严重,表面油脂物多2.皮下针孔主要是由氢气造成。
硅可减少氧在铸铁中的含量,却可增加氢的含量,故高硅铸铁易出现氢气孔。
炉料中含有铝或氧化铝时,也易产生针孔3.铁液包不干4.孕育剂不干1.炉料应进行妥善管理。
对锈蚀严重或表面油脂物多的炉料,要经过清理或处理后,方可使用2.对本身气含量高的炉料,应经重熔再生后,方可使用3.炉前可加入适量的稀土,以便去气4.控制合适的铁液出炉温度及浇注温度5.炉缸、前炉和铁液包均需烘干6.浇注时,要避免断流7.孕育剂应充分预热8.浇注时,必须点火引气2 成分、组织及性能不合格材质太硬或太软铸件断面的宏观组织和微观组织不符合标准或技术条件用断面观察,化学分析,金相检验,硬度试验等可以发现1.碳硅当量偏低时,使材质偏硬,碳硅当量偏高时,则偏软2.铁液过热不适当3.孕育处理不足1.正确配料,并防止操作时窜料2.控制合适的过热温度3.遵守操作规程及正确处理炉前孕育3 缩松在铸件内部有许多分散小缩孔,其表面粗糙,水压试验时渗水用机械加工或磁力探伤可以发现1.磷含量偏高时,使凝固区间扩大;同时,低熔点磷共晶体在最后凝固时,得不到补足,造成显微缩孔。
尤其对于高牌号铸铁(碳含量较低),体收缩率较大,更应注意2.浇注速度太快,使需要补缩的部位来不及补充足够的铁液1.一般控制在0.15%d以下,并控制铁液化学成分稳定2.浇注时,适当慢浇,以利充分补缩4 缩孔在铸件热节处产生形状不规则,表面粗糙的集中孔洞用外观检查,机械加工或磁力探伤可以发现1.由于体收缩率较大,铁液化学成分不符合技术要求,尤其是高牌号低碳铸铁2.浇注温度过高,增加了液体收缩值1.正确控制铁液的化学成分。
灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施详解
灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施一、影响灰铸铁力学性能的主要因素:化学成份 (C 、Si 、Mn 、P 、S 合金元素)灰铸铁的力学性能金相组织石墨的形状、大小、分布 和数量以及基体组织工艺、冶金因素:主要有冷却速度,铁液的过热处理、孕育处理、炉料特性等 (1)关于冷却速度的影响 铸铁是一种对冷却速度敏感性很大的材料,同一 铸件的厚壁和薄壁部份,内部和外表都可能获得相差悬殊的组织,俗称为组织 的不均匀性。
因为石墨化过程在很大程度上取决于冷却速度。
影响铸件冷却速 度的因素较多:铸件壁厚和分量、铸型材料的种类、浇冒口和分量等等。
由于 铸件的壁厚、分量和结构取决于工作条件,不能随意改变,故在选择化学成份 时应考虑到它们对组织的影响。
(2)关于铁液孕育处理的影响 孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前,把孕育 剂附加到铁液中以改变铁液的冶金状态,从而可改善铸铁的显微组织和性能。
对灰铸铁而言,进行孕育处理是为了获得 A 型石墨、 珠光体基体、 细小共 晶团的组织,以及减少铸件薄壁或者边角处的白口倾向和对铸件壁厚的敏感性; 对可锻铸铁而言,是为了缩短短退火周期,增大铸件的允许壁厚和改善组织的 结构;对球墨铸铁而言,是为了减少铸件白口倾向,提高球化率和改善石墨的 圆整性。
(3)关于铁液过热处理的影响。
提高铁液过热温度可以: ①增加化合碳含量和 相应减少石墨碳含量, ②细化石墨, 并使枝晶石墨的形成, ③消除铸铁的 “遗 传性”,④提高铸件断面上组织的均匀性, ⑤有利于铸件的补缩。
同样,铁液保 温也有铁液过热的类似作用。
工艺因素和冶金因素(4)关于炉料特性的影响实际生产中往往发现改变金属炉料(例如采用不同产地的生铁或者改变炉料的配比等)而化学成份似乎无变化的情况下铸铁具有不同的组织和性能,这说明原材料的性质直接影响着用它熔炼出来的铸铁的性质,称为铸铁的:“遗传性”为此,采用提高铁液温度和使用多种铁料配料可消除这种“遗传性”,并改善铸铁的组织和性能。
灰铸铁缺陷及预防措施
灰铸铁缺陷及预防措施灰铸铁是一种常见的铸造材料,广泛应用于汽车制造、机械制造、建筑工程等领域。
然而,灰铸铁在生产过程中可能会出现一些缺陷,如气孔、夹杂物、砂眼等,这些缺陷会降低铸件的质量和性能。
为了提高灰铸铁的质量,需要采取一些预防措施。
1. 控制原材料的质量:灰铸铁的原材料主要包括铁水、生铁、废铁和合金等。
在生产过程中,应对原材料进行严格的质量控制,确保其符合标准要求。
特别是废铁和合金等次生材料,需要经过严格的筛选和检测,以避免其中的杂质对铸件质量的影响。
2. 控制熔炼工艺参数:熔炼是灰铸铁生产的关键环节,熔炼工艺参数的控制对铸件质量至关重要。
首先,需要选择合适的炉型和燃料,以确保熔炼温度和熔化能力的稳定。
其次,需要合理控制熔炼时间和熔炼温度,避免过热或过冷导致铸件缺陷的产生。
同时,还需要控制熔炼过程中的气氛和熔体的搅拌方式,以提高熔体的均匀性和纯净度。
3. 严格控制铸造工艺参数:铸造是灰铸铁生产的关键环节之一,铸造工艺参数的控制对铸件质量有着重要影响。
首先,需要选择合适的铸型材料和型腔设计,以确保铸件的凝固过程稳定。
其次,需要控制浇注温度、浇注速度和浇注方式等参数,避免热裂纹、冷隔和气孔等缺陷的产生。
同时,还需要合理控制铸件的冷却速度和冷却方法,以保证铸件的显微组织和力学性能。
4. 加强铸件的检测和质量控制:在生产过程中,需要对铸件进行全面的检测和质量控制,以确保其达到设计要求。
常用的检测方法包括尺寸检测、外观检查、磁粉探伤、超声波检测等。
此外,还可以采用金相显微镜、扫描电镜等高级检测设备,对铸件的组织和缺陷进行分析和评估。
通过加强检测和质量控制,可以及时发现和解决铸件的缺陷问题,提高产品的合格率和可靠性。
5. 加强员工培训和技术支持:为了保证灰铸铁生产的质量和稳定性,需要加强员工的培训和技术支持。
员工应具备良好的铸造技术和操作技能,了解铸造工艺和设备的使用方法。
同时,还需要定期组织技术培训和交流,提高员工的综合素质和技术水平。
灰铸铁缺陷及预防措施
灰铸铁缺陷及预防措施灰铸铁是一种常见的铸造材料,具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和机械性能。
然而,由于生产过程中的各种因素,灰铸铁可能会出现一些缺陷,这些缺陷可能会对其性能和使用寿命产生负面影响。
为了确保灰铸铁的质量,需要采取一些预防措施来减少缺陷的发生。
一、灰铸铁常见的缺陷类型1. 气孔:气孔是灰铸铁中最常见的缺陷之一。
它们是由于铁液中的气体无法完全排出而形成的。
气孔可能会导致灰铸铁的强度和密封性下降。
2. 夹杂物:夹杂物是指灰铸铁中的杂质,如硫化物、氧化物和金属夹杂物等。
这些夹杂物可能会降低灰铸铁的强度和韧性。
3. 砂眼:砂眼是灰铸铁表面上的小孔洞,通常由于铸造过程中的砂芯或砂模不完全填充而形成。
砂眼可能会导致灰铸铁的表面粗糙和不均匀。
4. 疏松:疏松是指灰铸铁中的孔隙和松散区域。
它们可能是由于铸造过程中的不均匀冷却或金属凝固不完全而形成的。
疏松可能会降低灰铸铁的强度和韧性。
5. 热裂纹:热裂纹是指在灰铸铁冷却过程中产生的裂纹。
它们可能是由于冷却速度过快或金属组织的不均匀收缩而形成的。
热裂纹可能会导致灰铸铁的破裂和失效。
二、预防灰铸铁缺陷的措施1. 优化铁液成分:合理控制铁液的成分可以减少灰铸铁中的缺陷。
例如,控制硫和氧含量,避免夹杂物的形成。
此外,添加一些合适的合金元素,如镍、铜和钼等,可以提高灰铸铁的性能。
2. 控制浇注温度和速度:合理控制浇注温度和速度可以减少气孔和疏松的形成。
温度过高或过低都会对灰铸铁的质量产生不利影响。
此外,控制浇注速度可以减少砂眼的发生。
3. 优化砂芯和砂模设计:合理设计砂芯和砂模可以减少砂眼和热裂纹的形成。
确保砂芯和砂模完全填充,并避免过度收缩和应力集中。
4. 控制冷却速度:合理控制灰铸铁的冷却速度可以减少热裂纹的形成。
可以采用适当的冷却介质和冷却时间来控制冷却速度。
5. 加强质量检测:对灰铸铁进行严格的质量检测可以及早发现和排除缺陷。
常用的检测方法包括金相显微镜检测、超声波检测和磁粉检测等。
灰铸铁产生疏松现象及解决方法
c
Si
Mn
P
S
Z 1 8( 化验结果 )
4 . 3
l 8 1
0 7 3 7
2 熔 炼 工 艺
在化学成分不变 的情况 下,熔炼工艺便成 了主要 的问题 。本人 采用 了在回炉料使用相对平衡 的条 件下,减少新生铁用量 ,多用废 钢熔 炼,可 以增加铸件的硬度和减少铸件的疏松及缩松现象 。 ( 1 ) 新生铁锭 ( 特别 是高碳量新生铁锭 )本身含有粗 大的石 墨片,虽然经 过重 新熔化 ,但石墨 的熔 点在 2 0 0 0 ℃ 以上,在重新熔 化过程 中新生铁锭石 墨不 能熔尽 ,在灰铸铁液结晶过程 中石 墨变成 了结晶的核心 ,使石 墨组 织变 得粗大,成为灰铸铁组织 中引起疏松 的主要 现象,故使用新生铁锭多 ,引起疏松的机率就大 。 ( 2 ) 由于铸铁在熔炼 过程 中具有新生铁产地 “ 遗传性 ”,适 当增加 废钢的使用量, 减 少使用 新生铁 用量 , 可起到 削弱铸铁 的 “ 遗 传性” 。废钢组织化 学成分 中碳含 量比生铁锭低且硫 、磷等非金属
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灰铸铁产生疏松现象及解决方法
谢卓桓
( 广 东中兴液力传 动有限公司 。广东 云浮 5 2 7 1 9 9)
【 摘 要】 灰 铸铁 疏松现 象在我们 生产 中不可避免的 问题 。通
过 实际生产摸 索,结合 自身生产工 艺找到灰铸铁疏松 现象的解决方 法。在铸铁锭 不变的情况下多加废钢可减 少灰铸铁 的 “ 遗 传性”从 而降低灰铸铁 疏松现 象。合理的孕育处理可减 少灰铸铁疏松 倾向 。
获 得 基 体 组 织致 密 的铸 件 。
【 关键词 】 灰铸铁 ;疏松 ;遗 传性 ;孕育处理
引 言
灰铸铁缺陷及预防措施
灰铸铁缺陷及预防措施灰铸铁是一种常见的铸造材料,具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和可加工性。
然而,由于生产过程中的一些因素,灰铸铁可能会浮现一些缺陷。
本文将详细介绍灰铸铁的常见缺陷,并提供预防措施,以确保产品质量和性能。
一、灰铸铁的常见缺陷1. 气孔:气孔是灰铸铁中最常见的缺陷之一。
它们通常是由于熔融金属中的气体无法彻底逸出而形成的。
气孔的存在可能会导致材料的强度和密封性下降。
2. 夹杂物:夹杂物是灰铸铁中另一个常见的缺陷。
它们是由于杂质或者其他金属颗粒被困在熔融金属中而形成的。
夹杂物可能会导致材料的脆性增加,并降低其强度和韧性。
3. 砂眼:砂眼是在铸造过程中形成的孔洞,通常由于砂芯或者砂模的不完整而引起。
砂眼可能会导致材料的表面粗糙,并降低其外观质量。
4. 烧结:烧结是指灰铸铁中颗粒之间的结合,通常是由于过高的浇注温度或者冷却速度不足而引起的。
烧结可能会导致材料的强度和韧性下降。
5. 裂纹:裂纹是灰铸铁中的另一个常见缺陷,通常由于热应力或者冷却不均匀引起。
裂纹可能会导致材料的破裂和失效。
二、灰铸铁缺陷的预防措施1. 优化铸造工艺:通过优化铸造工艺,可以减少灰铸铁中的缺陷。
例如,控制浇注温度和冷却速度,避免过高或者过低的温度对材料性能的影响。
2. 选择合适的熔炼材料:选择高质量的熔炼材料可以减少灰铸铁中的夹杂物和其他杂质。
确保熔融金属的纯度和均匀性对于预防缺陷非常重要。
3. 使用合适的砂芯和砂模:砂芯和砂模的质量和完整性对于预防砂眼和裂纹非常重要。
确保砂芯和砂模的准确度和适应性,以确保产品的表面质量和结构完整性。
4. 控制熔融金属的冷却速度:控制熔融金属的冷却速度可以减少烧结和裂纹的发生。
通过合理设计冷却系统和使用适当的冷却介质,可以实现均匀的冷却过程。
5. 进行严格的质量检查:在生产过程中进行严格的质量检查可以及早发现并解决潜在的缺陷。
使用适当的检测方法,如X射线检测和超声波检测,可以匡助鉴定灰铸铁中的缺陷。
灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施剖析
灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施一、影响灰铸铁力学性能的主要因素:化学成分(C、Si、Mn、P、S合金元素)灰铸铁的力学性能金相组织石墨的形状、大小、分布工艺因素和冶金因素和数量以及基体组织工艺、冶金因素:主要有冷却速度,铁液的过热处理、孕育处理、炉料特性等(1)关于冷却速度的影响铸铁是一种对冷却速度敏感性很大的材料,同一铸件的厚壁和薄壁部分,内部和外表都可能获得相差悬殊的组织,俗称为组织的不均匀性。
因为石墨化过程在很大程度上取决于冷却速度。
影响铸件冷却速度的因素较多:铸件壁厚和重量、铸型材料的种类、浇冒口和重量等等。
由于铸件的壁厚、重量和结构取决于工作条件,不能随意改变,故在选择化学成分时应考虑到它们对组织的影响。
(2)关于铁液孕育处理的影响孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前,把孕育剂附加到铁液中以改变铁液的冶金状态,从而可改善铸铁的显微组织和性能。
对灰铸铁而言,进行孕育处理是为了获得A型石墨、珠光体基体、细小共晶团的组织,以及减少铸件薄壁或边角处的白口倾向和对铸件壁厚的敏感性;对可锻铸铁而言,是为了缩短短退火周期,增大铸件的允许壁厚和改善组织的结构;对球墨铸铁而言,是为了减少铸件白口倾向,提高球化率和改善石墨的圆整性。
(3)关于铁液过热处理的影响。
提高铁液过热温度可以:①增加化合碳含量和相应减少石墨碳含量,②细化石墨,并使枝晶石墨的形成,③消除铸铁的“遗传性”,④提高铸件断面上组织的均匀性,⑤有利于铸件的补缩。
同样,铁液保温也有铁液过热的类似作用。
(4)关于炉料特性的影响实际生产中往往发现改变金属炉料(例如采用不同产地的生铁或改变炉料的配比等)而化学成分似乎无变化的情况下铸铁具有不同的组织和性能,这说明原材料的性质直接影响着用它熔炼出来的铸铁的性质,称为铸铁的:“遗传性”为此,采用提高铁液温度和使用多种铁料配料可消除这种“遗传性”,并改善铸铁的组织和性能。
综上所述,铸铁的工艺因素和冶金因素对铸铁的力学性能有着很大的影响,因此,不应忽视对这些影响因素的控制。
铸铁主要缺陷及防止资料
在热节部位出现白亮块或隐约呈现有方向的 白亮针。其金相特点为过冷密集细针状渗碳 体,穿透分布。小件多出现,厚大件的心部 有时会产生网状渗碳体。
1、碳化物稳定元素Cr、Mn、Mo、Mg、Ce 等富集在铸件中心。镁、铈偏析强烈形成反 白口。 2、铸件结构。反白口常发生在薄壁交叉的 热节处,如连杆的杆身。 3、孕育失效。如包底剩余铁水常造成反白 口。 4、铁液含氢量高,凝固过程中氢气集中在 铸件中心部位,阻止石墨化而促使形成反白 口。
皮下气孔的形成与铁液一铸型界面处的化学反应有关。在高温铁液的 作用下,铸型中的水分被蒸发,黏土中的结晶水分解,产生大量水蒸 气。铁液中的Fe、C、Mn、Mg、Al等元素都会与水蒸气发生作用,产 生汽化反应,析出H2.
(3)铸型刚度的大小将直接影响到灰铸铁在凝固过程中因型壁迁移所增加的缩孔体积 大小,所以应根据铸铁件的要求及实际生产条件合理地选择铸型。
(4)根据灰铸铁的凝固特点,采用合理补缩的原则来设计浇冒口系统。应充分利用铸 件的自补缩能力,冒口只是补充自补缩不足的差额。
三、铸造应力、变形和开裂
(一)影响铸造应力的因素
(二)减小铸造应力的方法
减小铸铁件中的铸造应力,可使经机械加工后的铸件具有较好的尺寸稳定性和精度的持 久性。主要应设法减小铸件在冷却过程中各部分的温度差,实现同时凝固原则;改善铸 型和型芯退让性;适当增加铸铁件在型内的冷却时间,以免扩大各部分的温差。
形状比较复杂,尺寸稳定性要求较高的铸铁件应用人工加热时效、振动时效或自然时效 的方法来降低铸造应力。
1.流动性。当铁水中含有悬浮状难熔固体夹杂物时,其数量越多,对于流动性影响越大。低 温氧化铁水的流动性极差,就是因为其中含有大量悬浮状硅、锰和其他合金元素的氧化夹 杂物,这种铁水是由于炉内温度低,强氧化性炉气和氧化物不能被碳不愿所致 2.裂纹。易熔的非金属夹杂物往往是造成铸件热裂的主要原因 3.疏松与渗漏。一些非金属夹杂物,由于热膨胀系数的差异,在铸铁凝固时形成缩松组织, 使承受水压或气压的铸件发生渗漏。
【精品】灰铸铁球墨铸铁渗碳体的成因与防止
【关键字】精品灰铸铁、球墨铸铁渗碳体的成因与防止化学元素Ti 球墨铸铁张文和,丁俊,聂富荣(铸峰特殊合金有限公司销售公司,南京210002)摘要:灰铸铁、球墨铸铁铸件生产过程中,往往出现游离渗碳体。
本文从铸铁的常规化学成分;反石墨化元素;O、N、H气体元素;共晶团数;冷却速度;铸铁的熔炼;炉料遗传性;共晶最后阶段凝固特点等方面,阐述铸铁渗碳体出现的原因,并提出相应的防止措施。
关键词:渗碳体;石墨化;白口倾向;共晶团;孕育铸铁凝固时,铁液按稳定系结晶,碳原子以石墨状态析出,铸铁断口呈灰色,得到灰铸铁;铁液按介稳定系结晶,碳原子与铁原子结合成碳化铁,断口呈白色,得到白口铸铁;介于两者之间,得到麻口铸铁。
铸铁中碳原子聚合成石墨的过程,称石墨化。
灰铸铁共晶阶段冷却曲线如图1,TE1——稳定系共晶转变开始温度TE——介稳定系共晶转变开始温度TETEN——共晶生核开始温度TEU——大量形核温度TER——共晶回升温度最高值TS——共晶转变终了温度如果TEU>TE、TS>TE则得到全部灰口组织;如果TEN<TE< SPAN>、TER<TE< SPAN>则得到全部白口组织。
若TEU>TE,Ts<TE< SPAN>,则凝固后出现游离渗碳体;TS略低于TE时,会在最后凝固区域或共晶团间出现少量游离渗碳体。
TER<TE< SPAN>,TEU<TE< SPAN>则出现莱氏体。
铁液中生核能力强,则生核开始温度TEN高,基晶团数量增加,共晶阶段冷却曲线上移减少共晶转变过冷度,使TS>TE促进形成灰口组织。
因此强化孕育增加生核能力,提高共晶团数量,必然减少白口倾向。
影响铸铁共晶阶段冷却曲线的因素有:①是化学元素(合金元素);②冷却速度;③结晶核心;④生铁的遗传性。
例如:石墨化过程在TE一TE共晶区间进行,Cr、V、Ti缩小TE1一TE共晶区间,石墨尚未析出就下降到介稳定共晶转变温度TE以下,碳原子来不及扩散与聚合成石墨,铸铁凝固成白口或麻口。
灰铸铁缺陷及预防措施
常见铸件缺陷及其预防措施常见铸件缺陷及其预防措施(序+缺陷名称+缺陷特征+预防措施)1 气孔在铸件内部、表面或近于表面处,有大小不等的光滑孔眼,形状有圆的、长的及不规则的,有单个的,也有聚集成片的。
颜色有白色的或带一层暗色,有时覆有一层氧化皮。
降低熔炼时流言蜚语金属的吸气量。
减少砂型在浇注过程中的发气量,改进铸件结构,提高砂型和型芯的透气性,使型内气体能顺利排出。
2 缩孔在铸件厚断面内部、两交界面的内部及厚断面和薄断面交接处的内部或表面,形状不规则,孔内粗糙不平,晶粒粗大。
壁厚小且均匀的铸件要采用同时凝固,壁厚大且不均匀的铸件采用由薄向厚的顺序凝固,合理放置冒口的冷铁。
3 缩松在铸件内部微小而不连贯的缩孔,聚集在一处或多处,晶粒粗大,各晶粒间存在很小的孔眼,水压试验时渗水。
壁间连接处尽量减小热节,尽量降低浇注温度和浇注速度。
4 渣气孔在铸件内部或表面形状不规则的孔眼。
孔眼不光滑,里面全部或部分充塞着熔渣。
提高铁液温度。
降低熔渣粘性。
提高浇注系统的挡渣能力。
增大铸件内圆角。
5 砂眼在铸件内部或表面有充塞着型砂的孔眼。
严格控制型砂性能和造型操作,合型前注意打扫型腔。
6 热裂在铸件上有穿透或不穿透的裂纹(注要是弯曲形的),开裂处金属表皮氧化。
严格控制铁液中的 S、P含量。
铸件壁厚尽量均匀。
提高型砂和型芯的退让性。
浇冒口不应阻碍铸件收缩。
避免壁厚的突然改变。
开型不能过早。
不能激冷铸件。
7 冷裂在铸件上有穿透或不穿透的裂纹(主要是直的),开裂处金属表皮氧化。
8 粘砂在铸件表面上,全部或部分覆盖着一层金属(或金属氧化物)与砂(或涂料)的混(化)合物或一层烧结构的型砂,致使铸件表面粗糙。
减少砂粒间隙。
适当降低金属的浇注温度。
提高型砂、芯砂的耐火度。
9 夹砂在铸件表面上,有一层金属瘤状物或片状物,在金属瘤片和铸件之间夹有一层型砂。
严格控制型砂、芯砂性能。
改善浇注系统,使金属液流动平稳。
大平面铸件要倾斜浇注。
10 冷隔在铸件上有一种未完全融合的缝隙或洼坑,其交界边缘是圆滑的。
灰铸铁缺陷及预防措施
灰铸铁缺陷及预防措施灰铸铁是一种常用的铸造材料,具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和机械性能。
然而,在灰铸铁的生产过程中,常常会出现一些缺陷,这些缺陷可能会影响到产品的质量和性能。
因此,了解灰铸铁的缺陷及其预防措施是非常重要的。
1. 灰铸铁的常见缺陷1.1 气孔:气孔是灰铸铁中最常见的缺陷之一。
它们通常是由于熔融金属中的气体无法完全排除而形成的。
气孔会降低灰铸铁的强度和韧性,并且可能导致产品在使用过程中出现断裂或变形的问题。
1.2 砂眼:砂眼是灰铸铁中的另一个常见缺陷。
它们通常是由于砂芯或砂型中的砂粒无法完全粘结在一起而形成的。
砂眼会降低灰铸铁的表面光滑度,并且可能导致产品在使用过程中出现渗漏的问题。
1.3 疏松:疏松是指灰铸铁中存在的孔隙或空洞。
它们通常是由于熔融金属在凝固过程中收缩而形成的。
疏松会降低灰铸铁的密度和强度,并且可能导致产品在使用过程中出现断裂的问题。
1.4 烧结:烧结是指灰铸铁中存在的高温烧结物。
它们通常是由于熔融金属与砂芯或砂型中的杂质反应而形成的。
烧结会降低灰铸铁的表面质量,并且可能导致产品在使用过程中出现磨损或腐蚀的问题。
2. 灰铸铁缺陷的预防措施2.1 控制熔炼过程:合理控制熔炼过程是预防灰铸铁缺陷的关键。
首先,需要确保熔炼炉的温度和时间能够使熔融金属达到理想的液态状态。
其次,需要加入适量的脱氧剂和熔化剂,以减少金属中的气体和杂质含量。
此外,还应注意控制熔炼过程中的冷却速度,以避免熔融金属过快地凝固和收缩。
2.2 优化砂芯和砂型:砂芯和砂型的质量对于灰铸铁的缺陷有着重要的影响。
首先,需要选择合适的砂芯和砂型材料,并进行适当的预处理,以提高其粘结强度和耐热性。
其次,需要合理设计砂芯和砂型的结构,以避免砂眼和疏松的产生。
此外,还应注意控制砂芯和砂型的湿度和温度,以确保灰铸铁的浇注质量。
2.3 优化浇注工艺:浇注工艺对于灰铸铁的缺陷也有着重要的影响。
首先,需要选择合适的浇注温度和速度,以确保熔融金属能够充分填充砂芯和砂型的空腔。
灰铸铁件黑点缺陷原因分析及防止措施
灰铸铁件黑点缺陷原因分析及防止措施杨丹丹,王光见,王文胜,曹玉亭(烟台胜地汽车零部件制造有限公司,山东烟台264006)摘要:介绍了HT250刹车盘大外圆黑点缺陷的特征及分布特点,通过金相显微镜分析、扫描电镜分析、能谱分析,确认黑点为石墨粗大缺陷。
采取以下防止措施:(1)控制铁液中CE ,原铁液CE 在3.7%~3.75%,终铁液CE 在3.8%~3.85%;(2)为均衡铸件凝固冷却过程的温度场,避免局部过热现象的产生,改进浇注系统,将浇注系统由4个分散内浇道改为5个分散内浇道,同时内浇道尺寸由40mm ×35mm ×8mm 减薄为25mm ×20mm ×6mm 。
生产结果显示,该型号铸件大外圆内浇道处的石墨粗大缺陷基本消除。
关键词:灰铸铁;刹车盘;石墨粗大中图分类号:TG250.6文献标识码:B文章编号:1003-8345(2019)03-0030-05阅韵陨:10.3969/j.issn.1003-8345.2019.03.008Analysis of Reason Causing Gray Iron Castings Black Spots Defect and Prevention MeasuresYANG Dan-dan ,WANG Guang-jian ,WANG Wen-sheng ,CAO Yu-ting (Yantai Resorts Auto Parts Manufacturing Co.,Ltd.,Yantai 264006,China )Abstract :The features and distribution characteristics of the black spot defects occurring on the large outer round surface of the HT250brake disc were introduced.By metallographic microscope analysis ,scanning electron microscope analysis and energy spectrum analysis ,it was confirmed that the black spot was defect of the coarse graphite.The following preventive measures were adopted :(1)Controlling CE of the iron melt :the CE before and after inoculation was of 3.7%~3.75%and of3.8%~3.85%respectively.(2)In order to balance the temperature field during solidification and cooling of castings ,avoid the occurrence of local overheating ,the gating system was improved :the original 4dispersed ingates was changed into 5dispersed ingates ,and the thickness of the ingates were reduced from 40mm ×35mm ×8mm to 25mm ×20mm ×6mm.The production result showed that the coarse graphite defects at the ingaes areas of the large outer round surface of that model of casting had been basically eliminated.Key words :gray iron ;brake disc ;graphite coarse笔者公司生产的某种型号刹车盘,在机加工后的大外圆部位出现黑点缺陷,导致该批次半成品报废。
灰铸铁缺陷产生的原因分析与预防措施
灰铸铁缺陷产生的原因分析与预防措施灰铸铁是一种常用的铸造材料,具有优良的耐磨性、韧性和可加工性。
然而,灰铸铁在生产过程中常常会出现各种缺陷,这些缺陷不仅影响铸件的质量,而且可能导致铸件的失效。
因此,分析灰铸铁缺陷的产生原因,并采取相应的预防措施,对于提高铸件的质量和使用寿命具有重要意义。
1.熔炼不合理:灰铸铁的熔炼是铸造过程中的重要环节,熔炼不合理会导致铸件出现缺陷。
例如,原料配比不合理、退火温度不足、浇注温度过高或过低等都会影响灰铸铁的品质。
2.浇注不良:浇注是灰铸铁成型的关键步骤,浇注不良容易引起缺陷。
例如,浇注速度过快或过慢、浇注位置不当、浇注温度不均匀等都会导致铸件出现缺陷。
3.压实不均匀:灰铸铁在铸造过程中需要进行压实处理,压实不均匀会导致铸件出现内部缺陷。
例如,压实力度不均匀、压实时间不足等都会影响铸件的品质。
4.金属液流动不畅:灰铸铁浇注时,金属液的流动情况对于铸件的质量有很大影响。
如果金属液流动不畅,容易造成铸件内部气孔等缺陷的产生。
针对上述灰铸铁缺陷产生的原因,可以采取以下预防措施:1.合理熔炼:采用适当的原料配比和熔炼工艺,控制好退火温度和浇注温度,确保灰铸铁的成分和组织均匀,提高铸件的质量。
2.良好浇注:控制好浇注速度和温度,保证金属液流动畅顺,避免出现浇口不良、浇注位置不当等问题。
3.均匀压实:在铸造过程中,控制好压实力度和时间,确保铸件的压实均匀,避免出现内部缺陷。
4.优化铸造工艺:通过改变浇注方式、增加浇注口和排气孔等,改善金属液的流动情况,提高铸件的质量。
5.质量检测:建立一套完善的质量检测体系,对灰铸铁进行全面的质量检测,及时发现和处理缺陷,确保铸件的质量。
综上所述,灰铸铁缺陷的产生原因复杂多样,需要从熔炼、浇注、压实和金属液流动等多个方面进行综合分析和预防措施的制定。
只有通过科学合理的措施,才能够有效地预防和减少灰铸铁的缺陷产生,提高铸件的质量和使用寿命。
球墨铸铁件缺陷产生的原因与预防措施
球墨铸铁件缺陷产生的原因与预防措施球墨铸铁件缺陷产生的原因与预防措施球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料,其综合性能接近于钢,正是基于其优异的性能,已成功地用于铸造一些受力复杂,强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。
球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。
所谓“以铁代钢”,主要指球墨铸铁。
下面跟着店铺来看看球墨铸铁件缺陷产生的原因与预防措施吧!希望对你有所帮助。
球墨铸铁件缺陷产生的原因与预防措施11、球墨铸铁管件产生夹渣缺陷的原因有:(1)硅:硅的氧化物也是夹渣的主要组成部门,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006%以下,当它在009%~0135%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因为镁、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。
(5)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,不易自液体表面往除,往往随金属液流进型内。
而实际出产中,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。
(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;砂型的紧实度不平均,紧实度低的型壁表面等闲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、防止措施:(1)控制铁液成分:尽量降低铁液中的含硫量(<006%),适量加进稀土合金(01%~02%)以净化铁液,尽可能降低含硅量和残镁量。
灰口铸铁缸体渗漏原因分析
s r k e p r st a s d t ela a e h i e s n frte g n rt n o t es r k e p rs ̄ W e s ge a o f b a d h i a o o i c u e e k .T e man ra o e e ai f h i a o o i a t e rg t n o P n ng y h g o h o h ng s h i A .E c sie i e u a t n c a te ,a d hg e o rn mp r tr r moe e s rn a e p rst .T ela a e r t a 1 x e s n l ns a d s r p se l n ih rp u i g t e au e p o td t h i g o i h e g ae C v e h k o y k n
第 00年 第 4期 21 5卷 1 月 1
失效 分 析 与预 防
N vm e,00 oe b r2 1
Vo . No. 1 5, 4
灰 口铸 铁 缸 体 渗 漏 原 因分 析
崔 霞 ,欧 阳德来 ,叶志 国
( 南昌航空大学, 材料科 学与工程学院, 南昌 306 ) 30 3
[ 摘
1 试 验 材料 与 方 法
试 验 材 料 为 发 动 机 缸 体 铸 件 , 材 质 为 其 H 20灰 口铸 铁 。对 铸 件渗 漏处 进 行解 剖 , 从 T5 并 渗漏 处取试样 , 后经清 洗 、 磨平 、 光 , 抛 肉眼可见 细
小孔 洞 。在 F I U N A 0 E —Q A T 2 0环 境 扫 描 电子 显
(colfMa r l i c n n i ei , acagH nkn n e i N nh n 30 3 C i ) Sho o t i e eadE gn r g N nhn agogU i rt ea S n c e n v sy, acag30 6 , hn a
灰铸铁件的缺陷分析和质量控制
也必然降低 了设备等级 , 使得设 备在 使用和控制工作 中存在着极 大 常排气截 面应为 内浇道总截面积 1 . 5 一 1 . 8 倍左右 。浇注 系统按半开 的隐 患 , 因此 来说 , 在 目前 的工业 生产 中尤其是运 用冲天炉 方式进 放半 封闭原则设 置为宜 , 且须具有一定 的拦渣功能 , 这样 铁液充 型 行铸造 , 而不是采用流水线生产方式 进行 铸造过程 中要做好灰铸铁 时比较平稳 , 不会冲击铸 型或产生飞溅 或卷人气体 。而浇注 系统 的 件的缺陷 以及质量控制就显得 至关 重要 。 截面大小 以 8 - 1 0 k g /s 的浇 注速度来计算较为适宜 。铁液的熔炼温
1灰 铸 而 手 工 浇 注 时 末 箱 的 浇 注 温 度 应 控 制 在
灰铸铁是 目前铸铁技 术中较为常见的产品之一 , 其主要是指具 1 4 0 0  ̄ ( 2 左右( 视铸件大小与壁厚可适 当调整 ) 。 备 了片状 石墨 的铸铁 , 这种铸 铁主要成分是 铁 、 碳、 硅 等元 素 , 其中 3 . 2砂眼 也是 目前世界上发现的应用最早的铸铁技术和方法之一 , 这种铸铁 砂眼在 目前灰铸铁件 中也较为常见 , 其多 出现于器件 上型面之 的产量 占据了整个铸铁产 量的 8 0 %以上 。 中, 其 中也有一部分 出现去器件 的主体 构成部分 。就 目前灰铸铁件 灰铸铁是铁制品中最 为常见的一种 , 其力学性质与基本组织和 中常见的砂眼产生原因分析 , 其 主要是 由于铸铁浇筑系统设置不科 石墨存在着极为紧密的关 系。 抗 议者们说 , 灰铸铁中 , 片状 的石墨对 学 、 不合理 , 其次是 由于型砂 系统 的管理不够科学和完善造成 的。 其集体的切割十分严重 , 石 墨尖 角极容 易形成 一种应力集 中和分布 砂眼控制 密切 的关 系 , 使得 灰铸铁 的抗拉 强度 、 等级以及韧性 远远都低 于钢 a . 要有合理的浇注速度 。截面太小 , 则浇注速度太慢 , 铁液上升 结构 , 但是其抗 压强度却不弱 于钢结构 , 因此这种铸 铁器件 可以说 速度太慢 , 上型受铁液高温烘烤时 间长 , 容易使 型砂爆裂 , 严重时会 是力学性能最差的一 种铸铁器 件模 式 。一般来说 , 一个 良好的铸造 成片状脱落 。 浇注系统的 比例 , 应使铁液能平稳注人 , 不得形成紊流 性能和铸造器件的使 用情 况是 密不可分的 。在灰铸铁器件工作 中 , 或喷射 。b . 尽量使铁液 流经 的整个通 道在砂芯 内生 成 , 通 常坭 芯砂 其 良好 的减震性 、 耐磨性 以及切削加工性能成 为其 在 目前社会工业 ( 热法覆膜砂或冷芯砂) 较 之外模粘 土砂更耐 高温铁液冲刷 。而直浇 生产 中得 以广泛使用 的关键所在 。 道难 以避免设置在外模 的粘 土砂 砂型 中通过 , 这时可在直浇 口与横 2灰铸铁缺 陷存 在的原 因 浇V I 搭接 处设置过滤器 ( 最好是 泡沫陶瓷质) , 可以将铁液在 直浇道 随着我国国民经 济从计划 经济向市场经济的转变 , 解决 灰铸铁 内可能冲刷下来的散砂 和铁 液夹渣加 以过滤 , 从 而可减少砂眼和渣 器件铸造 的关 键技术既是 一种与生产 厂家经济效益 息息相关 的技 眼 。 术, 更是各生产企业和厂家竞争力 的体现 。这 就造 成这 种技术在交 3 . 3 夹渣 流与应用中受到一定 的限制与影 响。 关 于灰铸铁件存在缺陷 的主要 灰铸铁件也容易 出现夹 渣问题 , 如 氧化夹渣 以团絮状存 在于铸 原因主要有冷却速度 、 孕育处理 、 过热处理 以及炉料等 四个方面 。 件 内部断 口呈黄色或 灰白色 , 无光泽 ; 溶剂夹渣呈 暗褐 色点状 , 夹渣 2 . 1 关于冷却速度 的影响 ,铸铁是一种对冷却 速度 敏感 性很大 清除后呈 光滑表面 的孔洞 , 在 空气 中暴漏一段 时间后 , 有 时出现腐 的材料 , 同一铸件 的厚壁和薄 壁部分 , 内部和外表都 可能获得 相差 蚀特征 , 一般存在于铸件上部或浇 注死 角部 位。形成原因主要是 因 悬殊的组织 , 俗称为组织的不均匀性 。因为石 墨化 过程在很 大程度 为氧化夹 渣以团絮状存在 于铸 件 内部 断 V I 呈黄色 或灰 白色 ,无光 上取决于冷却速度。 泽 ,溶剂 夹渣呈 暗褐 色点状 , 夹渣清除后呈光 滑表面 的孔洞 , 在空 2 . 2关 于铁 液孕育处理的影响 , 孕育处理 就是在铁液进 入铸 件 气 中暴漏 一段时间后 , 有 时出现腐蚀特征 , 一般存 在于铸件 上部或 型腔前 , 把孕育剂 附加到铁液 中以改变铁液 的冶 金状态 , 从 而可改 浇注死角部位 。 善铸铁的显微组织和性能 。 夹渣控制 2 . 3关 于铁 液过热处 理的影 响 , 提 高铁液 过热温 度可 以 : ① 增 严格按精炼变质浇注工 艺操 作 , 浇注 时应使金属液流平稳 的注 加化合碳 含量和相应减少石 墨碳含量 , ②细化石 墨 , 并 使枝 晶石墨 入铸型 , 采用过滤技术 , 炉料应保持清洁 , 回炉料处理及使用量应严 的形成 , ③消除铸铁的“ 遗传性 ” , ④ 提高铸件断面上组织 的均匀性 , 格遵守工艺规章。 ⑤ 有利于铸件的补缩 。 同样 , 铁液保温也有铁液过热的类 似作用 。 3 . 4物理力学性能不合格等其他缺陷 2 . 4关 于炉料特性的影响 , 实际生产 中往 往发现改变金 属炉料 铸件强 度 , 硬度 , 伸长 率及耐热 , 耐蚀 , 耐 磨和 电性 能等不符 合 而化学成分似乎无变化的情况 下铸铁具有不同 的组织和性能 , 这说 技术条件 的规定 , 主要原 因是 因为合金成分不 合格 , 要想控制 铸铁 明原材料的性质直接影响着用 它熔炼 出来 的铸铁 的性质 。 件的物理力学性能 ,就要改 善金相不合格或热处理不合适等 因素 , 3灰铸铁件缺陷及控制措施 并根据需要调整合金成 分 , 热处理等。 3 . 1气孔 结束语 气孔是灰铸 铁件 中最 为常见的缺陷之一 , 其存 在与出现即容易 铸造是 目前社会 发展 的基 础 ,也是 制造装 备 的主要手段 和方 造成整个铸件成为废 品。 一般来 说 , 在灰铸铁件加工铸造 的过程 中 , 法 。 在 目前 的社会发展中铸造技术的高低和逐渐 品质 的优劣直接影 由于温度变化大 ,使得灰铸铁 器件的冷却系数和冷却速度加快 , 从 响着现代化工业发展以及装备技 术的性能 , 同时对于服役寿命 以及 而造成了灰铸铁器件中出现了相应的气孔现象 , 这 种现象产生的主 相关 的使用安全提出了新的要求 。 进人 2 1 世纪以来 , 我 国灰铸铁件 要原因在于器件内外部温 度相差悬殊而产生 了一定的不均匀性 。 究 产量 已居世界首位 , 若铸件存在缺 陷 , 即使没达到废 品的水平 , 也会 其产生的原因 , 主要是 由于设备在运行 的过程 中型腔排 气孔的应用 降低铸件的等级 , 故控制铸件缺陷有着重大的经济意义。
铸件缺陷分析及防止措施
气孔、 针孔(H2 、O2、 N2)
㈡ 孔 洞 类 缺 陷
气孔是出现在铸件内部或表面,截面形状呈圆形、椭圆形、腰 圆形、梨形或针头形,孤立存在或成群分布的孔洞。状如针头 的气孔称为针孔,一般分散分布在铸件内部或成群分布在铸件表 层。分布在铸件表层的针孔称为表面针孔,机械加工后或热处理 后暴露的表面针孔通常称为皮下气孔。气孔表面一般比较光滑 。气孔常与夹杂物或缩松同时存在。气孔按形成原因分为卷入 气孔、侵入气孔、反应气孔和析出气孔。1)卷入气孔:在浇注 、冲型过程中因气体卷入金属液中而在铸件内形成的气孔。卷 入气孔一般为孤立存在的大气孔,形状通常为圆形或椭圆形, 位置不定,一般偏在铸件中上部。2)侵入气孔:由型、芯、涂 料、芯撑、冷铁产生的气体侵入铸件而形成的气孔。多呈梨形 或椭圆形,位于铸件表层或近表层,尺寸较大,孔壁光滑,表 面常有氧化色。3)反应气孔:由金属液与型、芯在界面上,或 由金属液内部某些成分之间发生化学反应而形成的成群分布的 气孔。反应气孔通常称为针孔。位于铸件表面的反应气孔称为 表面气孔或皮下气孔,形状呈针头形或细长腰圆形,由金属液 与型、芯涂料中的成分发生界面反应而引起;分散成群分布在 铸件整个断面上或某个局部区域的反应气孔,形状呈针头形, 由金属液内成分之间发生化学反应所引起。位于铸件上部的反 应气孔常伴有夹渣。4)析出气孔:由溶解在金属液中的气体在 铸件成形过程中析出而形成的气孔。析出气孔多呈细小圆形、 椭圆形或针头形,成群分布在铸件整个断面上或某个局部区域 内,孔壁光亮。铝合金铸件的析出气孔通常表现为针孔,在铸件 热节和厚截面处较严重。 1)缩孔:铸件在凝固过程中因补缩不良而在热节或最后凝固部位 形成的宏观孔洞。缩孔形状不规则,孔壁粗糙,常伴有粗大树 枝晶、夹杂物、气孔、裂纹、偏析等缺陷。缩孔上方或附近的 铸件表面有时会出现缩陷。按分布特征,缩孔可分为集中缩孔 和分散缩孔两类。2)缩松:缩松是细小的分散缩孔。缩松的宏 观断口形貌呈海绵状,有时要借助放大镜才能发现。缩松铸件 密封性能较差,进行液压或气压试验时易渗漏。缩松严重的铸件 在凝固冷却或热处理过程中容易产生裂纹。3)疏松:又称为显微 缩松,是铸件凝固缓慢的区域因微观补缩通道堵塞而在枝晶间 及枝晶的晶臂间形成的细小孔洞。疏松的宏观断口形貌与缩松 相似,微观形貌表现为分布在晶界和晶臂间、伴有粗大树枝晶的 显微孔穴。缩孔、缩松、疏松的形成与合金的凝固特性关系密切 。凝固温度间隙窄的合金在顺序凝固条件下易形成集中性的缩 孔,补缩容易;凝固温度间隙宽的合金具有糊状凝固特征,补 缩困难,容易形成分散性的缩松和疏松。
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一、影响灰铸铁力学性能的主要因素:
化学成分(C、Si、Mn、P、S合金元素)灰铸铁的力学性能金相组织
石墨的形状、大小、分布工艺因素和冶金因素
和数量以及基体组织
工艺、冶金因素:主要有冷却速度,铁液的过热处理、孕育处理、炉料特性等(1)关于冷却速度的影响铸铁是一种对冷却速度敏感性很大的材料,同一铸件的厚壁和薄壁部分,内部和外表都可能获得相差悬殊的组织,俗称为组织的不均匀性。
因为石墨化过程在很大程度上取决于冷却速度。
影响铸件冷却速度的因素较多:铸件壁厚和重量、铸型材料的种类、浇冒口和重量等等。
由于铸件的壁厚、重量和结构取决于工作条件,不能随意改变,故在选择化学成分时应考虑到它们对组织的影响。
(2)关于铁液孕育处理的影响孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前,把孕育剂附加到铁液中以改变铁液的冶金状态,从而可改善铸铁的显微组织和性能。
对灰铸铁而言,进行孕育处理是为了获得A型石墨、珠光体基体、细小共晶团的组织,以及减少铸件薄壁或边角处的白口倾向和对铸件壁厚的敏感性;对可锻铸铁而言,是为了缩短短退火周期,增大铸件的允许壁厚和改善组织的结构;对球墨铸铁而言,是为了减少铸件白口倾向,提高球化率和改善石墨的圆整性。
(3)关于铁液过热处理的影响。
提高铁液过热温度可以:①增加化合碳含量和相应减少石墨碳含量,②细化石墨,并使枝晶石墨的形成,③消除铸铁的“遗传性”,④提高铸件断面上组织的均匀性,⑤有利于铸件的补缩。
同样,铁液保温也有铁液过热的类似作用。
(4)关于炉料特性的影响实际生产中往往发现改变金属炉料(例如采用
不同产地的生铁或改变炉料的配比等)而化学成分似乎无变化的情况下铸铁具有不同的组织和性能,这说明原材料的性质直接影响着用它熔炼出来的铸铁的性质,称为铸铁的:“遗传性”为此,采用提高铁液温度和使用多种铁料配料可消除这种“遗传性”,并改善铸铁的组织和性能。
综上所述,铸铁的工艺因素和冶金因素对铸铁的力学性能有着很大的影响,因此,不应忽视对这些影响因素的控制。
二、灰铸铁不可用热处理的方法来达到牌号要求
一般说来,热处理能在很大程度上改善铸造合金的组织和性能,但在灰铸铁条件下,热处理所能发挥的作用相对较小。
在灰铸铁中,石墨对铸铁性能的影响很大,而任何的热处理方法都不能改变石墨的形态和分布,故不可通过热处理来有效地提高灰铸铁的性能使之达到牌号要求。
但是,提高灰铸铁力学性能的方法很多,如合理选配化学成分、改变炉料组成、过热处理铁液、孕育处理、微量或低合金化等,都可取得很好效果。
三、生产高牌号灰铸铁(孕育铸铁)的注意事项
生产产高牌号灰铸铁(一般指HT200以上)时,为了获得高的力学性能,必须尽可能地减少石墨的数量、减小石墨的长度。
传统的方法就是降低铁液的碳、硅含量、提高铁液的冷凝速度,但幅度稍大时就会出现D型过冷石墨及白口,反而降低灰铸铁的力学性能。
在炉前或在浇注前往铁液中添加适量的、以硅铁为主的铁合金碎粒被称作孕育处理。
孕育处理在铁液中提供大量的、石墨借以生核的生核质点。
有效的孕育将促进石墨的析出,从而消除白口、细化片状石墨并使过冷石墨转变为无方向性均布石墨(A型石墨),不但可大幅度地提高综合力学性能,同时还提高铸
态组织的均一性,减小铸件由于壁厚不均、边角与心部的冷速不同而造成的力学性能差别,因此对铁液进行孕育处理是一项生产高牌号灰铸铁(孕育铸铁)必不可少的技术。
为使孕育有效,需满足孕育对原铁液的要求,即,原铁液应具有较低的碳、硅含量,或原铁液应具有较低的碳当量,碳当量愈低,孕育效果愈好,灰铸铁件强度愈高;相反,碳当量高,孕育效果差。
由于硅可以用加入孕育剂的方法来调整,故考虑原铁液碳当量时总是把碳维持在%~%左右,把硅维持在稍低于能显着促进石墨化的临界值,然后加入孕育剂使硅量超过临界值,获得孕育处理的效果。
此外,铸件壁厚及冷却速度也同样影响到孕育铸铁件的组织,在选择化学成分时也要加以考虑,一般厚件的碳、硅量取下限,薄件则取上限。
锰在高牌号灰铸铁(孕育铸铁)中的作用,除中和硫的影响外,尚有一个特殊的要求,即借助于它使灰铸铁能得到珠光体组织,故高牌号灰铸铁(孕育铸铁)的锰含量一般较高,为%~%左右,如为厚件则常为%~%,最高可达%~%。
硫能削弱孕育剂的石墨化作用,因此常将硫限制在%以下。
近几年来,也有人认为为了得到好的孕育效果,原铁液的硫量不能太低(不低于%)。
因此,在以后铁液中的硫含量逐渐降低的情况下,对于孕育铸铁中的硫量究竟应如何确定,看来是一个值得注意的问题。
磷含量一般从力学性能的要求出发,常限制在%以下,但有些机床灰铸铁件(常由孕育铸铁制造)需要耐磨,磷含量则可提高至%~%左右或更高。
四、用孕育剂进行灰铸铁孕育处理时禁止的四则
灰铸铁用的孕育剂可以按功能、主要元素、形状等进行分类,在使用孕育剂进行灰铸铁孕育处理时应禁忌四则:
一则,禁止使用未烘干的孕育剂未烘干的孕育剂加入金属液中,会因其中的水分与金属液中的金属元素在高温下反应生成金属氧化物及氢,生成的初生氢溶人金属液会导致铸件皮下气孔等缺陷。
因此,孕育剂在使用前必须烘干。
二则,禁止使用纯硅或纯硅铁作孕育剂纯硅或不含钙、锶、钡、铝的硅铁不可用作孕育剂,其原因在于石墨靠铁液中析出的二氧化硅异质生核,而二氧化硅靠钙锶钡的硫氧化物异质生核,才能防止铁液的过冷和白口倾向。
应采用至少含1%~2%、含%~%的、含为75%的硅铁作孕育剂,或采用硅—锆系、硅—钙系、硅—铈系、硅—钡系等高效孕育剂。
三则,孕育剂不可草率加入,要讲究方法孕育剂若飘浮在金属液面上会很快氧化而难以被金属液吸收,因此采用冲人法时,应准确地加到铁液流与液面接触处或与浇槽接触处。
由于孕育方法对孕育效果有直接影响,因此还可采用浇口杯孕育、硅铁棒孕育、大块浮硅孕育、孕育丝孕育、铁液流孕育以及型内孕育等。
四则,孕育剂的粒度不宜过粗或过细若粒度过粗则不能较迅速地为铁液所溶化吸收,残余的未溶孕育剂颗粒混入铸件将恶化性能或导致报废。
粒度亦不宜过细,粉末状的孕育剂极易氧化烧损、失去孕育作用,而且会造成铸件夹渣。
五、灰铸铁件可能出现的缺陷
在灰铸铁件生产中,常见的铸件缺陷有:气孔、成分与性能不合格、热裂与冷裂、缩孔与缩松、渣眼与铁豆、冷隔与浇不足、砂眼与夹砂、多肉与错辐、变形等。
通常,产生这些缺陷的原因不单是造型制芯问题,有时还有熔炼浇注、配砂质量、落砂清理等许多生产工序的问题,因此必须具体分析,以便采取相
应的合理措施加以解决。
下面就按以下四个阶段对灰铸铁主要缺陷产生的原因分析与预防措施:
(一)灰铸铁件由于熔炼浇注造成的主要缺陷,产生的原因分析及预防措施
(二)灰铸铁件由子造型制芯时造成的主要缺陷,产生的原因分析及预防措施
(三)灰铸铁件由于配砂时的质量问题造成的主要缺陷,产生的原因分析及预防措施
(四)灰铸铁件由于落砂清理、热处理时造成的主要缺陷,产生的原因分析及预防措施。