铸件磁粉检测缺陷分析及预防

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铸造聂小武等：铸件磁粉检测缺陷分析及预防·１０５７·

１磁粉检验检测出的铸件缺陷类型’

磁粉检验的缺陷是通过磁痕来显示的，但磁痕并不一定能真实地反映缺陷的本质，因为形成漏磁的因素很多，并非所有的磁痕都表征缺陷的存在，这就使得对铸件经磁粉检验检测出的缺陷进行分类比较复杂。要判断缺陷的类型，首先要观察磁痕的形状：是点状还是线状，是聚集还是分散；其次分析磁痕所在的位置以及产生此类磁痕的铸件数量有多少，有无规律性；最后，结合铸造工艺理论判断缺陷类型。由于铸件缺陷分类的方法比较多，可按照国际铸件缺陷图详１】分类标准，认为磁粉检验能检测出的铸件缺陷主要有三类—孔洞类缺陷，如气孔、针孔、缩孔、缩松、疏

松；裂纹；冷隔类缺陷，如冷裂、热裂、冷隔、热处理裂纹；夹杂类缺陷，如夹杂物、夹渣、砂眼等。

２磁粉检测出的缺陷分析及防止

２．１孔洞类缺陷

２．１．１侵入气孑Ｌ

侵人气孔特征是数量较少，尺寸较大，内表面光滑，形状有梨形和椭圆形，产生在铸件的局部，有时显露在铸件表面。产生机理主要是，铸型在高温金属液的热作用下，产生的气体侵人金属液而形成的。比如在砂型中，当砂型或砂芯产生的气体压力超过金属液对气体的阻力时，气体进入金属液中。特别是砂型砂芯局部过湿或通气孔钻人金属液堵死，会形成侵入气孔。侵入气孑Ｌ方向，可观察气孔的尖端指向来判断。

防止措施口卅有，①控制型（芯）砂混合料中的发气物加入量；湿型少喷水或少刷水，烘干后的型芯不要久放，不用潮湿或生锈的冷铁。②改善型砂透气性，紧实度要合适。③保证金属液平稳进入型腔。④适当提高浇注温度，使侵入金属液气体有时间排出。２．１．２析出气孔

析出气孔特征是多呈细小的圆形、椭圆形或针状，往往出现在铸件的厚大断面上或热节处，经加工后显露。产生机理，主要由于金属液在熔炼过程中吸收了较多的气体，在凝固过程中大部分气体会逐渐析出，而此时金属液的流动陛很差，气体较难聚集浮起，形成气孔。防止措施，①炉料人炉前应进行烘干、滚光或吹砂等处理。

②熔炼时加入适量溶剂，使金属液面上形成熔渣保护层，以隔绝空气进入。③浇包工具要烘干，对金属液采取高温出炉低温浇注等。④采用真空熔炼和压力凝固。２．１．３反应性气孔

反应性气孔常出现在球墨铸铁件上，也称为皮下气孔，热处理去除氧化皮后会显露出来。产生机理，高温金属液注入铸型后，与型（芯）、冷铁和熔渣等发生化学反应生成气体而形成的气孔。铁液中逸出的镁和铁液表面的硫化镁与铸型中的水发生化学反应，生成氢和硫化氢等气体。防止措施，①净化炉料，减少铁液中含气量；②严格控制型砂水分，在保证球化的前提下，尽量减少镁的加人量；③适当提高浇注温度，在铁液表面或铸型表面撒少量冰晶石粉或氟硅酸钠等。上述三类缺陷在磁粉检验时显示的磁痕特征是，一般多呈圆形或椭圆形，密集形分布，均有一定面积。２．１．４缩孔

缩孔特点是形状不规则，孔壁粗糙并带有枝晶，常出现在热节或最后凝固部位。磁粉检验时显示的磁痕特征是磁粉堆积密集，磁痕外形不规则，多呈云朵状出现。产生机理，铸件逐层凝固时，液态收缩与凝固收缩之和大于其固态收缩。防止措施，①工艺设计时应使各个断面的模数大致相同；②采用补贴增厚的办法改进断面形状；⑧充分考虑断面的有效距离；④根据合金特性，使用适当数量的冒口；⑤对熔模铸造，模组的分布要合理，防止局部散热困难。

２．１．５缩松、疏松

缩松是细小分散的孔洞；疏松是枝晶间及枝晶臂间的细小孑Ｌ洞，和缩松相似，但孔洞更细小。缩松部位在加水压时会渗透。磁粉检验时显示的磁痕特征是磁粉堆积松散，多呈片状。图１为某铸件的缩松缺陷，图２为其金相表征，可以看出是由一些不规则的孔洞组成，形状不规则。产生机理，缩松是由于铸件体积凝固时，液态收缩与凝固收缩的总和大于固态收缩。疏松产生的原因有两方面——铸件冷却速度过快，来不及补缩；铸件冷却速度过于缓慢，枝晶粗大妨碍补缩。防止缩孔的办法，①工艺设计上力求做到顺序凝固；②冒口的尺寸和数量要适当；⑧必要时采用补贴增厚的办法；④控制铁液成分，主要控制碳当量和磷，尽可能提高Ｃ与Ｓｉ之比。防止表面疏松的办法，①加快铸件表面冷却速度，如适当降低铸型温度，降低浇注温度等；②在熔模铸造中，可在型壳装箱填砂前于疏松区域上刷上石墨粉，加快散热，或采用不填砂浇注的方式。

图ｌ缩松

Ｆ培ｌＳｌｌｒｉｎｋａｇｅ

２一裂纹、冷隔类缺陷

２．２．１冷裂

冷裂常常是穿过晶体而不是沿晶界断裂，断口金

属光泽或呈轻微氧化色泽，断口形状与普通抗拉试棒

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·１０５８·ＦＯＵＮＤＲＹ

Ｏｃｔ．２００６ＶＯＩ．５５ＮＯ．１０

图２缩松的金相表征

Ｆｉ９２ＴｈｅｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｏｆｓｈｒｉｒＩｌ（ａｇｅ

断口相似，一般是在较低温度下产生的。磁粉检验时显示的磁痕特征是，一般呈弯曲状，磁粉吸附紧密，轮廓清晰，端点尖细，中间粗大。图３为某铸件的冷裂，图４为其金相表征，在冷裂的旁边有一些细小的孑Ｌ洞。产生机理，铸件内部应力过大，或者铁液中的硫、磷含量过高，增加了脆性，在落砂、清理、搬运、热处理等工序中，受到震动、锤击或加热速度过大等引起开裂，或者铸件中夹杂物缩孑Ｌ、气孑Ｌ和粗大树枝晶造成应力集中。防止办法，①铸件的内圆角和工艺拉筋设计要合理；②应使铸件各部分的冷却速度趋于一致；③铸件进行时效处理，减少残余应力；④尽可能使铸件在型内缓慢冷却，减少内应力。

图３冷裂

Ｆｉｇ．３Ｃｏｌｄｔｅａｒｉｎｇ

图４冷裂的金相表征

Ｆｉｇ．４Ｔｈｅｍｅｔａｌｌｏ鲫ｈｏｆｃｏｌｄｔｅａｒｉｎｇ

２．２．２热裂

断口严重氧化，无金属光泽，裂纹在晶界萌生并沿晶界扩展，呈粗细不均曲折的不规则曲线，一般在铸件最后凝固的部位。分为内裂和外裂两种，内裂多在冒口的下部。磁粉检验时显示的磁痕特征是，磁痕

多呈网状分布，磁痕端点尖细，中间粗大，轮廓清晰，吸附紧密。图５为３５Ｃｒ№Ｓｉ铸件的热裂纹缺陷，图６为其经过３％ＨＮ０，腐蚀后的金相表征。产生机理，金属液接近凝固温度时，收缩量较大，塑性较差，铸件自由收缩受阻造成。防止办法，①提高铸型的退让性，可在型（芯）砂混合料中加入适量的木屑焦粒和炉渣等材料；②增加易裂处的抗裂能力，如加设防裂筋，采用冷铁，金属液从多处浇入型腔等；③改善铸件结构，转角处做成圆角，改变分叉或相接的断面过多等；

④合金中低熔点元素不得超标。

图５热裂缺陷

Ｆｉｇ５Ｈｏｔｔｅ耐ｎｇ

图６热裂纹的金相表征

Ｆｉｇ．６Ｔｈｅｍｅ诅１１０９ｒａｐｈｏｆｈｏｔｔｅ州ｎｇ

２．２．３冷隔

冷隔在铸件上为穿透或不穿透的缝隙，边缘成圆角状。多出现在远离浇口的铸件宽大上表面或薄壁处、金属液流股会合处或激冷部位。磁粉检验时显示的磁痕特征是，磁粉呈长条状，两端圆滑，磁粉浅淡而松散。产生机理，①铸型模具温度过低；②浇注系统设计不合理；③浇注温度过低；④合金液压头过小，流速过低。防止办法，①提高浇注温度；②改善熔炼工艺，防止金属液氧化；③合理布置浇注系统，提高型砂透气性，改变芯撑内冷铁等嵌铸物的尺寸和位置。２．２．４热处理裂纹

铸件在热处理过程中出现的穿透或不穿透的裂纹，开裂处的金属表面有氧化现象。磁粉检验时显示的磁痕特征是，一般呈弯曲状，磁粉吸附紧密，轮廓清晰，端点尖细，中间粗大。产生机理，热处理工艺不当或操作不当；铸件残余应力过大，热处理过程中又增加了相变应力；铸件中有气孑Ｌ、缩松、组织粗大偏析等缺陷，引起应力集中。防止办法，①采用合理的热处理规范；②改进铸件结构，壁厚力求均匀；③改进铸

造工艺，减少气孔、夹渣及偏析等缺陷。　万方数据