复相球墨铸铁磨球典型铸造缺陷及防止措施

复相球墨铸铁磨球典型 铸造缺陷及防止措施 陕西华县金堆城钼业集团责任有限公司机电修配厂 （!"#"$%） 李志翔 朱凌云 一、概述 复相球墨铸铁磨球是我厂于 !"""年开发的新产品， 用于原低合金磨球的升级换代。我厂年产该类磨球量近 万吨，在实际生产中，由于不同种类缺陷的存在，使磨 球在实际工况条件下常出现不耐磨、失圆等影响磨球使 用寿命的不利因素，为此有必要对各类缺陷进行分析， 并制定相应的防止方法，用于指导生产实践。 二、常见缺陷及特征 !" 球化不良和球化衰退 二者缺陷特征相同。 （#）宏观特征 铸件断口为银灰色上分布芝麻状黑 色斑点，其数量多、直径大， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明程度严重。若全部呈 暗灰色粗晶粒，表明球化不完全。 （!）金相组织 集中分布大量厚片状石墨，其数量 越多、面积越大，表明程度越严重，球化不完全时呈片 状石墨。 （$）产生原因 原铁液含硫高，以及严重氧化的炉 料中含有过量反球化元素；处理后铁液残留镁和稀土量 过低。铁液中溶解氧量偏高是球化不良的重要原因。 选用低硫焦炭和金属炉料，必要时进行脱硫处理。 另外，应进行废钢除锈，以及增加球化剂中稀土元素用 量，严格控制球化 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 。 #" 缩孔和缩松 特征和产生原因：缩孔产生于铁液温度下降发生一 次收缩阶段。如大气压把表面凝固薄层压陷，则呈现表 面凹陷及局部热节凹陷，否则铁液中气体析出至顶部壳 中聚集成含气孔的内壁光滑的暗缩孔，有时也与外界相 通形成明缩孔，则内表面虽也光滑，但已被氧化。球墨 铸铁共晶凝固时间比灰铸铁长，呈粥状凝固，凝固外壳 较薄弱，二次膨胀时在石墨化膨胀力作用下使外壳膨 胀，松弛了内部压力。因此在二次收缩过程中，最后凝 固的热节部位内部压力低于大气压，被树枝晶分隔的小 熔池处成为真空区，完全凝固后成为孔壁粗糙且排满树 枝晶的疏松孔，即缩松缺陷。宏观缩松产生于热节区残 余铁液开始大量凝固的早期，包括了残余铁液的一次收 缩和二次收缩，因而尺寸略大且内壁排满枝晶，呈灰暗 疏松孔或蝇脚痕状黑点；微观缩松产生于二次收缩末 期，共晶团或其集团间的铁液在负压下得不到补缩凝固 收缩而成，常见于厚断面处。 $" 皮下气孔 （#）形貌特征 铸件表皮下 ! % $&&处均匀或蜂窝 状分布的球形、椭圆状或针孔状内壁光滑孔洞，直径 "’( % $&&，可在热处理和抛丸清理后暴露或机加工时发 现，小件中较多。 （!）形成原因 含镁铁液表面张力大，易形成氧化 膜，阻碍析出气体和侵入气体排出，滞留于皮下而形 成。形膜温度随残留镁量增加而提高，加剧其阻碍作 用。薄壁件冷却快，形膜早，易形成此缺陷。 气体来源主要是降温过程中铁液析出的镁蒸气，在 充型过程中铁液翻滚促其上浮。铁液中的镁与型砂水分 反应，以及水和镁、碳化物反应产生乙炔分解均可能产 生氢气。此外潮湿、锈蚀的炉料、潮湿的硅铁和中间合 金，以及冲天炉高温鼓风都可带入氢气，微量 )*可显著 增加皮下气孔，某些砂芯树脂粘结剂含氮较多，上述各 因素均可促进此缺陷形成。另外，球墨铸铁糊状凝固特 点使气体通道较早被堵塞，也会促进皮下气孔的形成。 %" 应力变形和裂纹 （#）形成原因和形貌特征 铸件冷却过程中收缩应 力、热应力、相变应力的代数和即铸造应力超过该断面 金属抗断裂能力则形成裂纹。在高温下（#""" % ##("+） 形成热裂，呈暗褐色不平整断口；在 ,""+以下弹性范 围内出现冷裂，呈浅褐色光滑平直断口；在 ,""+以上 铸造应力超过屈服极限时可产生塑性变形。当球墨铸铁 成分正常时不易产生热裂。 （!）影响因素 增大白口倾向的因素，如碳硅含量 #-热加工 #&&’年第’期 !" 铸 造!"#$%&’ 低、碳化物形成元素增加、孕育不足及冷却过快等都可 增加铸造应力和冷裂倾向。磷使冷裂倾向增加， !! " #$%&’还能引起热裂。另外，铸件壁厚差大、形状复 杂，易产生变形和裂纹。 !" 夹渣 （(）形貌特征 分布于铸件浇注位置上表面、型芯 的下面及铸件死角处，断面上显现暗黑色无光泽、深浅 不一的夹杂物且呈断续分布。金相观察可见条状、块状 夹杂物，邻近的石墨可呈片状或球状。磁粉探伤时磁痕 呈条状分布，条纹多且粗，堆积密度表明夹渣严重。电 子探针分析表明夹渣含 )*、+,、-、+、.、/(等，是由 硅酸镁、氧硫化合物、镁尖晶石等组成。 （%）形成过程 球化处理时 )*、01与铁液中 -、+ 反应形成渣。当铁液温度低、稀渣剂效果不佳、渣上浮 不充分或扒渣不净而残留于铁液中，此为一次渣；铁液 在运输、倒包、浇注，充型翻滚时氧化膜破碎并被卷入 铸型，在型内上浮过程中吸附硫化物并聚集于上表面或 死角处，此为二次渣。一般以二次渣为主。 三、防止措施 #" 球化衰退原因及防止措施 高硫、低温且氧化严重的铁液经球化处理后形成的 硫化物、氧化物夹渣未充分上浮，扒渣不充分，铁液覆 盖不好，以及空气中的氧通过渣层或直接进入铁液，使 有效的球化元素氧化，并使活性氧增加是球化衰退的主 要原因。渣中的硫也可重新进入铁液而消耗其中的球化 元素，铁液在运输、搅拌、倒包过程中镁聚集上浮逸出 被氧化，因此使有效残留球化元素减少，造成球化衰 退。此外孕育衰退也使石墨球数减少而导致石墨形态恶 化，上述造成球化不良的因素也会加快球化衰退。 为防止球化衰退，应尽量降低原铁液硫、氧含量， 适当控制温度。可添加稀渣剂使渣充分上浮并及时扒 渣，扒净渣后加草灰、冰晶石粉、石墨粉或其他覆盖剂 以隔离空气；加包盖或采用密封式浇注包，采用氮气或 氩气保护可有效地防止球化衰退；应加快浇注速度，尽 量减少倒包、运输及停留时间；另外，采用钇基重稀土 镁球化剂，其衰退时间可延长 ($& 2 % 倍。轻稀土镁球 化剂衰退时间也略长于镁球化剂，且必要时也可适当增 加球化剂添加量。由于孕育衰退引起的石墨形态恶化， 补充孕育后可得到改善。 $" 缩孔、缩松影响因素及预防措施 碳当量低会增加缩孔、缩松倾向；此外磷共晶会削 弱凝固外壳强度，三元磷共晶减少石墨化膨胀，因此含 磷量高可显著增大缩松倾向；钼增加碳化物稳定性，尤 其在高磷条件下易形成碳化物 3磷共晶复合物，更增加 缩松、缩孔倾向；残留镁量过高，增大缩松、缩孔倾 向，而适量残留稀土量可减少缩松。因此应提高铁液碳 当量，降低磷含量，在保证球化条件下尽可能降低稀土 镁残留量，并合理使用钼。另外，提高铸型刚度，提高 铁液碳当量，适当降低浇注温度，采用薄而宽的内浇道 使其在二次膨胀前凝固封闭，以及利用石墨化膨胀补偿 铁液液态收缩和凝固收缩，可以消除缩孔、缩松。 %" 皮下气孔的预防措施 浇注温度不得低于 (4##5。残留镁量高时，应相应提 高浇注温度；在保证球化条件下尽量降低残留镁量，适当 使用稀土；采用开放式多流道浇注系统，使铁液平稳流入 型腔，避免在型腔内翻动；控制型砂水分!6$&’，配入煤 粉 7’ 2 (&’可燃烧生成 .-抑制水气与镁反应形成 8%（铸 型表面喷涂锭子油也可起同样作用）；铸型表面撤冰晶石 粉，高温下与水气反应形成 89气体保护铁液。另外，还 应控制铁液含铝量低，炉料干燥少锈，冲天炉除湿送风， 减少铁液中气体，以及采用少氮或无氮树脂砂等。 &" 应力变形和裂纹防止措施 适当提高碳当量，降低含磷量，加强孕育，以及采 取必要的铸型工艺措施。 !" 夹渣的影响因素及预防措施 形成一次夹渣的重要原因是原铁液硫量高，氧化严重。 预防措施是降低原铁液硫、氧含量，提高浇注温度。 生成二次渣的主要原因是残留镁量过高，提高了氧 化膜形成温度。主要措施是在保证球化条件下尽量降低 残留镁量（中小件 !)*不超过 #$#&&’），加入适量稀土 可降低形膜温度；球化处理时加 #$(:’冰晶石，处理后 表面再撒入 #$4’冰晶石用以稀渣，并生成 /(94 气体和 )*9%膜以减少二次氧化。这种方法主要用于防止大件 的夹渣，浇注温度不得低于 (4##5，使浇注温度高于形 膜温度，可防止二次渣形成。另外，浇注系统设计应保 证充型平稳，在易出现夹砂的部位设置排渣冒口，此外 设置过滤网可阻止一次渣进入型腔。 （%##:#%%&） %; $’’(年第(期 热加工 "#$%&’(铸 造 !"