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球墨铸铁件常见缺陷的分析与对策

 球铁是近40年来我国成长起来的主要锻造金属材料。因为球状石墨造成的应力集中小,对基体的割裂浸染也较小,故球铁的抗拉强度,塑性和韧性抬高于其他铸铁。与响应组织的钢对比,塑性低于钢,委靡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,是以其应用日趋普遍。

当然,球铁也不是浑然一体的,它除了会发生一般的锻造缺陷外,还会发生一些特有的缺陷,如缩松、夹渣、皮下气孔、球化不良及衰退等。这些缺陷影响铸件机能,使铸件废品率增高。为了防止这些缺陷的发生,有需要对其进行剖析,总结出各类影响身分,提出防止法子,才能有用降低缺陷的发生,提高铸件的力学机能及出产效益。本文将谈判球铁件的首要常见缺陷: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影响身分
(1)碳当量:提高碳量,增年夜了石墨化膨胀,可削减缩孔缩松。此外,提高碳当量还可提高球铁的流动性,有利于补缩。出产优质铸件的经验公式为C%+1/7Si%>3 9%。但提高碳当量时,不应使铸件发生石墨漂浮等其他缺陷。


(2)磷:铁液中含磷量偏高,使凝法度圭臬围扩年夜,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,是以有增年夜缩孔、缩废弛生的倾向。一般工场节制含磷量小于0 08%。

(3)稀土和镁:稀土残存量过高会恶化石墨外形,降低球化率,是以稀土含量不宜太高。而镁又是一个强烈不变碳化物的元素,阻碍石墨化。由此可见,残存镁量及残存稀土量会增添球铁的白口倾向,使石墨膨胀减小,故当它们的含量较高时,亦会增添缩孔、缩松倾向。

(4)壁厚:当铸件概况形成硬壳往后,内部的金属液温度越高,液态缩短就越年夜,则缩孔、缩松的容积不仅绝对质ё裒加,其相对值也增添。此外,若壁厚转变太俄然,孤立的厚杜缦沔得不到补缩,使发生缩孔缩松倾向增年夜。


(5)温度:浇注温度高,有利于补缩,但太高会增添液态缩短量,对消弭缩孔、缩松晦气,所以应按照具体情形合理选择浇注温度,一般以1300~1350℃为宜。
(6)滞留时刻:孕育措置后至浇注完毕之间的勾留时刻太长,为石墨的析出供给了前提,一般这段时刻应节制在10min以内。



(6)砂型的紧实度:若砂型的紧实度太低或不平均,甚至浇注后在金属静压力或膨胀力的浸染下,发生型腔扩年夜的现象,致使原本的金属不够补缩而导致铸件发生缩孔缩松。

(7)浇冒口及冷铁:若浇注系统、冒口和冷铁设置不妥,不能保证金属液挨次凝固;此外,冒口的数目、巨细以及与铸件的毗连当否,将影响冒口的补缩效不美观。

1.2 防止法子

(1)节制铁液成分:连结较高的碳当量(>3 9%);尽量降低磷含量(<0 08%);降低残留镁量(<0 07%);采用稀土镁合金来措置,稀土氧化物残存量节制在0 02%~0 04%。


(5)浇注温度:一般情形下,浇注温度越高,呈现石墨漂浮的倾向越年夜,这是因为铸件长时刻处于液态有利于石墨的析出。A.P.Druschitz与W.W.Chaput研究发现,若缩短凝固时刻,跟着浇注温度升高,石墨漂浮倾向降低。
(2)工艺设计要确保铸件在凝固中能年夜冒口不竭地填补高温金属液,冒口的尺寸和数目要恰当,力争做到挨次凝固。

(3)需要时采用冷铁与津贴来改变铸件的温度分布,以利于挨次凝固。

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

 

2 夹渣

2 .1 影响身分

(1)硅:硅的氧化物也是夹渣的首要组成部门,是以尽可能降低含硅量。

(2)硫:铁液中的硫化物是球铁件形成夹渣缺陷的首要原因之一。硫化物的熔点比铁液熔点低,在铁液凝固过程中,硫化物将年夜铁液中析出,增年夜了铁液的粘度,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,铸件易发生夹渣。球墨铸铁原铁液含硫量应节制在0 06%以下,当它在0 09%~0 135%时,铸铁夹渣缺陷会急剧增添。

(3)稀土和镁:近年来研究认为夹渣主若是因为镁、稀土等元素氧化而致,是以残存镁和稀土不应太高。

(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,不易上浮至概况而残留在金属液内; 温度太高时,金属液概况的熔渣变得慨气薄,不易自液体概况去除,往往随金属液流入型内。而现实出产中,浇注温度太低是引起夹渣的首要原因之一。此外,浇注温度的拔取还应考虑碳、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,力争避免飞溅及紊流。

(6)型砂:若型砂概况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,导致夹渣发生;砂型的紧实度不平均,紧实度低的型壁概况轻易被金属液侵蚀和形成低熔点的化合物,导致铸件发生夹渣。

2.2 防止法子

(1)节制铁液成分:尽量降低铁液中的含硫量(<0 06%),适量插手稀土合金(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,以利于非金属同化物的上浮、聚积。扒清洁铁液概况的渣子,铁液概况应放笼盖剂(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℃。
(4)浇注温度应在1300~1350℃,一包铁液的浇注时刻不应跨越25min,以免发生球化衰退。

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

(4)铸型紧实度应平均,强度足够;合箱时应吹净铸型中的砂子。

3 石墨漂浮

3. 1 影响身分
(1)碳当量:碳当量过高,甚至铁液在高温时就析出年夜量石墨。因为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。理当指出,碳当量太高是发生石墨漂浮的首要原因,但不是独一原因,铸件巨细、壁厚也是影响石墨漂浮的主要身分。

(2)硅:在碳当量不变的前提下,恰当降低含硅量,有助于降低发生石墨漂浮的倾向。
(3)稀土:稀土含量过少时,碳在铁液中的消融度会降低,铁液将析出年夜量石墨,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领受率,国内试验研究剖明,球化措置时最恰当的铁液温度是1380~1450℃。在此温度区间,跟着温度升高,镁和稀土的领受率增添。


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