鑄鐵件的針孔缺陷(編輯修改稿)
2024-09-01 17:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 是化學(xué)的或物理的，都有助于氣泡的生核和長大，使產(chǎn)生針孔的可能性增大。不同品種的鑄鐵對針孔缺陷的敏感程度不同因為球墨鑄鐵中含有活性很強的鎂，球墨鑄鐵件比灰鑄鐵件更易于出現(xiàn)針孔缺陷。在采用粘土干型澆注的條件下，球墨鑄鐵件與灰鑄鐵件出現(xiàn)針孔的概率基本相近。如采用殼型、含氮的樹脂砂型或粘土濕砂型，則球墨鑄鐵件對針孔缺陷的敏感程度就比灰鑄鐵件大得多，生產(chǎn)中應(yīng)特別注意采取防止產(chǎn)生針孔的措施。澆注溫度和鑄件壁厚的影響鐵液的澆注溫度對針孔的形成有多方面的影響，很難籠統(tǒng)地說澆注溫度高些好，還是澆注溫度低些好，要根據(jù)具體條件認真分析。液態(tài)金屬澆注到砂型中后，型砂受到高溫的作用，產(chǎn)生大量氣體，很快就會在型內(nèi)形成一個壓力峰值，型內(nèi)的壓力對針孔的形成影響很大。澆注溫度較高，鐵液在鑄型中吸收氣體較多，這是有利于產(chǎn)生針孔的因素。但是，澆注溫度高，則鑄件凝固比較緩慢，凝固可能發(fā)生在型內(nèi)氣壓峰值消減之后，這又是有利于氣體自鑄型逸出、從而可避免針孔產(chǎn)生的因素。澆注溫度低，雖然金屬吸氣較少，但其凝固較快，而且凝固往往發(fā)生在鑄型內(nèi)處于壓力峰值的附近，鐵液中卷入的氣體和析出的氣體不易排出，導(dǎo)致產(chǎn)生針孔缺陷的可能性增大。因此，判斷澆注溫度的影響，要綜合考慮鑄件壁厚、凝固速率、鑄型條件以及一些其他因素。一般的規(guī)律是：用粘土濕砂型時，提高澆注溫度易導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生針孔；用含氮的樹脂砂型時，提高澆注溫度則有利于減少針孔缺陷。用含氮的樹脂砂型時，一般說來，在1280～1400℃之間采用較高的澆注溫度可減少針孔的形成。但是，生產(chǎn)薄壁鑄件時，降低澆注溫度，則針孔缺陷減少；生產(chǎn)厚壁鑄件時，降低澆注溫度，則針孔缺陷增多。無論是灰鑄鐵件或球墨鑄鐵件，薄壁鑄件產(chǎn)生針孔缺陷的概率都低于壁較厚的鑄件。除薄壁鑄件凝固較快、金屬吸氣較少外，組織中碳化物較多也是導(dǎo)致針孔缺陷較少的原因。有研究報道稱：鑄鐵組織中的石墨比碳化物更易于促進針孔的形成。不同壁厚的鑄件產(chǎn)生針孔缺陷的傾向大致是：l 壁厚在6mm以下的鑄件，凝固快，吸氣少，即使有氣泡生核，也很難長大，因而產(chǎn)生針孔的概率較??；l 壁厚在6～25mm之間的鑄件，最易于產(chǎn)生針孔缺陷；l 壁厚在25mm以上的鑄件，凝固緩慢，有利于氣體的擴散、逸出，也不易產(chǎn)生針孔缺陷。鑄鐵中硅、碳含量的影響鐵液中所含的硅，能使其表面張力稍稍降低，但是硅又能使鐵液中的FeO含量減少、抑制CO的析出量。總體而言，～%之間、～%之間，提高硅含量可使鑄件產(chǎn)生針孔缺陷的傾向略有降低，但影響并不明顯。在正常含量范圍內(nèi)，碳對形成針孔缺陷也沒有明顯的影響。鑄鐵中所含的鋁在形成針孔方面的作用20世紀60年代初，英國鑄鐵研究協(xié)會的J. V. Dawson就發(fā)現(xiàn)：鐵液中所含的鋁，對鑄件是否產(chǎn)生針孔缺陷有重要的影響。澆注前往鐵液中加入少量的鋁，會導(dǎo)致鑄件上產(chǎn)生針孔。要特別說明的是：澆注前往鐵液中加入的鋁，其作用與鐵液經(jīng)熔煉過程后其中殘留的鋁有很大的差別，因為殘留鋁含量的測定值中包括一些鋁的氧化物，其活性要低得多。70年代，美國鑄造師學(xué)會曾對鑄鐵件的針孔缺陷組織專題研究，由Case Western Reserve大學(xué)的J. F. Wallace等具體實施。為研究澆注前往鐵液中加鋁的影響，在保持其他參數(shù)不變的條件下，澆注前往鐵液中加入不同數(shù)量的鋁，然后澆注不同厚度的試件，分析產(chǎn)生針孔缺陷的情況。結(jié)果表明：%以下，試件上基本上不產(chǎn)生針孔；%以上，對針孔缺陷也不敏感；～%之間，最容易出現(xiàn)針孔。為了探求鋁的這種作用的機制，Wallace等對不同條件的液態(tài)鑄鐵進行了表面張力的測定。大量的測定數(shù)據(jù)表明：鐵液中所含的鋁量對其表面張力有不可忽視的影響，而且表面張力的改變與鑄件上產(chǎn)生針孔的概率有對應(yīng)關(guān)系。鐵液中所加的鋁量很少時，表面張力高，出現(xiàn)針孔的概率很小；～%之間，鐵液的表面張力降低，鑄件上易于產(chǎn)生針孔；%以上，表面張力再次提高，又可以抑制針孔的產(chǎn)生。在用粘土濕砂造型的條件下，鐵液中所含的鋁可以與鑄型中的水分反應(yīng)，生成Al2O3和氫氣，所釋放氫氣部分被液態(tài)鑄鐵所吸收。鐵液凝固時，氫的溶解度大幅度降低，就具有析出氫、形成氣泡的內(nèi)部條件。但是，產(chǎn)生氣泡還必須具備在固－液相界面形成氣泡所需的外部條件。如果沒有產(chǎn)生新相的外部條件，氫將以過飽和狀態(tài)存在于鑄鐵中，不可能析出形成針孔?！?
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